DE60034006T2

DE60034006T2 - Device for evacuating a vacuum system

Info

Publication number: DE60034006T2
Application number: DE60034006T
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Tsu-shi Ando
Original assignee: Teijin Seiki Co Ltd
Current assignee: Nabtesco Corp
Priority date: 1999-11-17
Filing date: 2000-11-14
Publication date: 2007-07-12
Anticipated expiration: 2020-11-15
Also published as: DE60034006D1; EP1813818A2; US6375431B1; KR20010051783A; EP1813818A3; EP1101942A3; KR100843328B1; KR20070012282A; EP1101942B1; EP1101942A2; ATE357598T1; JP2001207984A; KR100730073B1; TW468003B

Abstract

An evacuating apparatus having a high energy efficiency when the suction side pressure has reached the ultimate pressure or become a certain degree of vacuum, by decreasing the motive power owing to differential pressure. The evacuating apparatus (100) having a roughing vacuum pump (B) and a booster pump (A), each of which is constituted by a screw vacuum pump, wherein the design pumping speed of the roughing vacuum pump (B) is sufficiently smaller than the design pumping speed of the booster pump (A), but adequate to be operable as the roughing vacuum pump, and the number of turns of screw for the booster pump (A) is less than the number of turns of screw for the roughing vacuum pump (B).

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Auspumpvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1.The The present invention relates to a pump-out device according to the preamble of independent Claim 1.

Eine solche Auspumpvorrichtung kann dem Stand der Technik, Dokument EP 0 811 766 A2 , entnommen werden.Such a pump-out device may be prior art document EP 0 811 766 A2 , are taken.

In den Halbleiter-Vakuumvorrichtungen ist es besonders wichtig, dass eine evakuierte Kammer einen Grad eines Vakuums von ungefähr 10^–3 Pa aufrechterhalten kann, und Ölmoleküle dürfen nicht in die ausgepumpte Kammer eindringen. Folglich ist, als eine Vakuumpumpe, um solche Erfordernisse einer einzelnen Stufe zu erfüllen, eine Schrauben-Vakuumpumpe (JP-B-7-9239) vorgeschlagen worden, die die Kammer von Atmosphärendruck auf ungefähr 10^–3 Pa in einer einzelnen Stufe (mit einem hohen Kompressionsverhältnis und mit einem breiten Betriebsdruckbereich) abpumpen kann und frei von Öl ist.In the semiconductor vacuum devices, it is particularly important that an evacuated chamber maintain a degree of vacuum of approximately 10 ^-3 Pa, and oil molecules must not enter the evacuated chamber. Thus, as a vacuum pump to meet such requirements of a single stage, there has been proposed a screw type vacuum pump (JP-B-7-9239) which moves the chamber from atmospheric pressure to approximately 10 ^-3 Pa in a single stage (with a single stage) high compression ratio and with a wide operating pressure range) and is free of oil.

Allerdings besitzt die Schrauben-Vakuumpumpe die folgenden, ihr eigenen Probleme.

(1) Die Schrauben-Vakuumpumpe ist in der Leitung gering, da eine Schraubennut verwendet wird, um Gasmoleküle, die abgepumpt werden sollen, aufzunehmen und zu überführen. Dementsprechend ist die Pump-Geschwindigkeit in einem molekularen Strömungsbereich niedrig.
(2) Es ist notwendig, dass die Schrauben-Vakuumpumpe einen Abstand zwischen passenden Flächen der positiven und negativen Schrauben und zwischen dem äußeren Umfang einer Schraube und dem inneren Umfang eines Gehäuses besitzt. Dementsprechend ist die Vakuum-Dichteigenschaft schlecht, was einen nachteiligen Effekt auf das letztendliche Vakuum besitzt.
(3) Die Schrauben-Vakuumpumpe besitzt eine schlechte Vakuum-Dichteigenschaft, wie dies vorstehend beschrieben ist, und wenn sie als eine Grob-Vakuumpumpe verwendet wird, erfordert es eine große Antriebskraft (Energieverlust), um eine Gegenströmung von Luft von der Atmosphärenseite aus zu komprimieren und abzugeben. Insbesondere wird der Gesamtbetrag eines Abstands für die Schrauben-Vakuumpumpe, die eine hohe Pump-Geschwindigkeit hat, wie er in (2) definiert ist, groß, was zu einer starken Tendenz eines Antriebskraftverlusts führt. Weiterhin erzeugt, wenn eine Schrauben-Pumpe als eine Grob-Vakuumpumpe verwendet wird, die Schrauben-Pumpe einen großen Energieverlust, der durch eine Differenz im Druck zwischen der Saugseite und der Atmosphärenseite hervorgerufen wird, sogar obwohl ein notwendiger Grad eines Vakuums bereits an der Saugseite erreicht worden ist.

However, the screw vacuum pump has the following, their own problems.

(1) The screw vacuum pump is low in the piping because a screw groove is used to receive and transfer gas molecules to be pumped. Accordingly, the pumping speed in a molecular flow area is low.
(2) It is necessary that the screw vacuum pump has a clearance between mating surfaces of the positive and negative screws and between the outer circumference of a screw and the inner circumference of a housing. Accordingly, the vacuum sealing property is poor, which has an adverse effect on the ultimate vacuum.
(3) The screw type vacuum pump has a poor vacuum sealing property as described above, and when used as a coarse vacuum pump, requires a large driving force (loss of energy) to counter-flow air from the atmosphere side compress and deliver. In particular, the total amount of a distance for the screw vacuum pump having a high pumping speed as defined in (2) becomes large, resulting in a strong tendency of driving force loss. Further, when a screw pump is used as a coarse vacuum pump, the screw pump generates a large energy loss caused by a difference in pressure between the suction side and the atmosphere side even though a necessary degree of vacuum already at the suction side has been achieved.

Für die vorstehend angegebenen Probleme, die auf die Schrauben-Vakuumpumpe zutreffen, sind die folgenden Lösungsmittel herkömmlich vorgeschlagen worden.

(A) Als Erstes ist ein Lösungsmittel für ein Problem zum Durchführen des Punkts (1) vorgeschlagen worden, bei dem die Schrauben-Vakuumpumpe als eine Vor-Vakuumpumpe verwendet ist, die weniger problematisch in Bezug auf den Strömungsleitwert ist, und die Zusatzpumpe ist eine Roots-Vakuumpumpe, die einen großen Strömungsleitwert besitzt.

For the above problems encountered with the screw type vacuum pump, the following solvents have conventionally been proposed.

(A) First, there has been proposed a solvent for a problem of carrying out the item (1) in which the screw vacuum pump is used as a pre-vacuum pump which is less problematic in terms of the flow conductance, and the booster pump is one Roots vacuum pump, which has a high flow coefficient.

Bei dieser Zweistufen-Pumpe kann allerdings, da die Roots-Vakuumpumpe ein kleines Kompressionsverhältnis besitzt, die Pump-Geschwindigkeit der Schrauben-Pumpe als die Vor-Vakuumpumpe nicht zu klein gemacht werden. Aufgrund der Tatsache, dass die Pump-Geschwindigkeit der Vor-Vakuumpumpe nicht verringert werden kann, folgt, dass die Kapazität des Motors zum Antreiben dieser Vor-Vakuumpumpe nicht verringert werden kann, und jeder Antriebskraftverlust von (3) kann nicht verringert werden. (Ein Problem von (2) verbleibt noch.)

(B1) Ein Lösungsmittel für ein Problem, das sich auf die Dichteigenschaft von (2) bezieht, ist vorgeschlagen worden, bei dem eine Vielzahl von Kammern zum Überführen des Fluids zwischen der Saugöffnung und der Abpumpöffnung vorgesehen ist, wobei eine große Anzahl von Schrauben-Windungen der Schrauben-Pumpe, verwendet an einer einzelnen Stufe, vorgesehen wird, um die Dichteigenschaft zu erhöhen (JP-7-9239). Allerdings besitzt ein solches Lösungsmittel eine vergrößerte, axiale Länge der Schraube, so dass die Vorrichtungen größer werden. Weiterhin wird die Vielzahl der Schrauben-Windungen nicht einfach zu der Lösung des Problems (3) führen.
(B2) Ähnlich ist ein Lösungsmittel des Problems, das sich auf die Dichteigenschaft von (2) bezieht, vorgeschlagen worden, bei dem eine Schrauben-Vakuumpumpe als die Zusatzpumpe verwendet wird, die weniger problematisch in Bezug auf die Dichteigenschaft ist, und eine Diaphragmapumpe oder mittels Öl gedichtete Drehkolben-Vakuumpumpe, die eine gute Dichteigenschaft besitzt, wird als Vor-Vakuumpumpe verwendet (JP-A-62-243982). Da die mittels Öl gedichtete Drehkolben-Vakuumpumpe gewöhnlich mit einem Absperrventil an einer Abpumpöffnung versehen ist, ist es möglich, eine Rückströmung der Luft von der Atmosphärenseite aus zu verhindern, so dass jeder Antriebskraftverlust wie in (3) verringert werden kann.

However, in this two-stage pump, since the Roots vacuum pump has a small compression ratio, the pumping speed of the screw pump as the pre-vacuum pump can not be made too small. Due to the fact that the pumping speed of the pre-vacuum pump can not be reduced, it follows that the capacity of the motor for driving this pre-vacuum pump can not be reduced, and any driving force loss of (3) can not be reduced. (A problem of (2) still remains.)

(B1) A solvent for a problem relating to the sealing property of (2) has been proposed, in which a plurality of chambers for transferring the fluid between the suction port and the pump down port are provided, whereby a large number of screws are provided. Windings of the screw pump used at a single stage are provided to increase the sealing property (JP-7-9239). However, such a solvent has an increased, axial length of the screw, so that the devices are larger. Furthermore, the plurality of screw turns will not easily lead to the solution of the problem (3).
(B2) Similarly, a solvent of the problem relating to the sealing property of (2) has been proposed, in which a screw vacuum pump is used as the auxiliary pump, which is less problematic in terms of sealing property, and a diaphragm pump or Oil-sealed rotary lobe vacuum pump having a good sealing property is used as a pre-vacuum pump (JP-A-62-243982). Since the oil-sealed rotary vacuum pump is usually provided with a check valve at a pump down port, it is possible to prevent backflow of the air from the atmosphere side, so that any drive power loss can be reduced as in (3).

In einer solchen Zweistufen-Pumpe ist es allerdings, da die Diaphragmapumpe oder die mittels Öl gedichtete Drehkolben-Vakuumpumpe eine gute Dichteigenschaft besitzt, notwendig, dass sie als die Vor-Vakuumpumpe verwendet wird, wobei in dem Falle der Diaphragmapumpe, zum Beispiel, Reaktionsprodukte (die von einem reaktiven Gas, das durch die evakuierte Kammer floss, erzeugt sind) wahrscheinlich in der Innenseite der Pumpe verbleiben. Wenn die Reaktionsprodukte verbleiben, kann sich die Abpumpfunktion merkbar verschlechtern, und es benötigt eine Menge Zeit und Kosten für die Überholung. Auch besteht in einem Fall der ölgedichteten Drehkolben-Vakuumpumpe die Gefahr, dass die evakuierte Kammer mit Ölmolekülen kontaminiert werden kann, und dabei ist das Problem vorhanden, dass sich das Öl in einer kurzen Zeit aufgrund eines reaktiven Gases verschlechtern kann, oder häufig ausgetauscht werden muss.

(C1) Ein Lösungsmittel für ein Problem, das sich auf den Bewegungsenergieverlust in (3) bezieht, ist vorgeschlagen worden, bei dem eine Mikropumpe, die eine sehr geringe Pump-Geschwindigkeit besitzt, an der Abpumpseite der Vor-Schrauben-Vakuumpumpe vorgesehen ist (JP-A-7-119666, JP-A-10 184576). Die Pump-Geschwindigkeit dieser Mikropumpe ist groß genug, um das reaktive Gas einer sehr geringen Menge (nicht mehr als 50 bis 500 cm³/min), das durch die Vakuumkammer floss, anzusaugen und abzupumpen (die Pump-Geschwindigkeit ist um einige Hundert geringer als diejenige der Vor-Vakuumpumpe). Mit anderen Worten wird die Pump-Geschwindigkeit sehr klein eingestellt. Dementsprechend wird, da das inverse Drehmoment aufgrund der Differenz im Druck, der auf die Mikropumpe einwirkt, auch sehr klein wird, der Bewegungsenergieverlust sehr klein.

In such a two-stage pump, however, since the diaphragm pump or the oil-sealed rotary lobe vacuum pump has a good sealing property, it is necessary to be used as the pre-vacuum pump, in which In the case of the diaphragm pump, for example, reaction products (which are generated from a reactive gas flowing through the evacuated chamber) are likely to remain in the inside of the pump. If the reaction products remain, the pump-out function may remarkably deteriorate, and it takes a lot of time and cost for the overhaul. Also, in a case of the oil sealed rotary type rotary vacuum pump, there is a fear that the evacuated chamber may be contaminated with oil molecules, and there is a problem that the oil may deteriorate in a short time due to a reactive gas, or frequently needs to be replaced ,

(C1) A solvent for a problem relating to kinetic energy loss in (3) has been proposed in which a micropump having a very low pumping speed is provided at the pumping side of the pre-screw type vacuum pump (FIG. JP-A-7-119666, JP-A-10 184576). The pumping speed of this micro-pump is large enough to the reactive gas a very small amount (not more than 50 to 500 cm ³ / min) flowed through the vacuum chamber to suck and evacuate (the pumping speed is reduced by a few hundred as that of the pre-vacuum pump). In other words, the pumping speed is set very small. Accordingly, since the inverse torque also becomes very small due to the difference in pressure acting on the micropump, the kinetic energy loss becomes very small.

Allerdings ist diese Lösung diejenige, dass die Vor-Schrauben-Vakuumpumpe kontinuierlich von dem Atmosphärendruck zu einem Hoch-Vakuumzustand abgibt, d. h. von einem viskosen Strömungsbereich des Gases zu einem molekularen Strömungsbereich. Dementsprechend ist es, um die Dichteigenschaft in dem viskosen Strömungsbereich (Vorabsaugen) zu verbessern, erforderlich, dass die Anzahl der Schraubenwindungen erhöht wird und der Abstand zwischen der Schraube und dem Gehäuse verringert wird. Auch muss, um die Pump-Geschwindigkeit in dem Molekular-Strömungsbereich zu erfüllen, ein großes Gas-Überführungs-Volumen vorgesehen werden. Dementsprechend wird die Schrauben-Vakuumpumpe in der radialen und der axialen Richtung groß, was zu dem ernsthaften Problem einer Variation des Abstands bzw. Freiraums aufgrund einer thermischen Expansion führt. Demzufolge ist eine hohe Präzisions-Bearbeitung der Schraube und deren Schrauben-Aufnahmekammer (Gehäuse) notwendig, was zu höheren Kosten führt. Da die Schrauben-Vakuumpumpe mit großem Volumen Gas nahe zu dem Atmosphärendruck abgibt, muss ein Motor zum Antreiben der Schrauben-Vakuumpumpe auch eine große Kapazität haben.

(C2) In ähnlicher Weise ist ein Lösungsmittel für das Problem des Bewegungsenergieverlusts in (3) vorgeschlagen worden, bei dem die Schrauben-Vakuumpumpe als eine einzelne Stufe verwendet wird, indem nicht nur eine große Anzahl von Schrauben-Windungen vorhanden ist, sondern auch ein kleines Volumen der Überführungskammer auf der Abpumpseite, wie dies in den 11 und 12 dargestellt ist. Dieses herkömmliche Beispiel wird nachfolgend beschrieben werden, um das Verständnis der vorliegenden Lehre zu erleichtern.

However, this solution is that the pre-screw vacuum pump continuously discharges from the atmospheric pressure to a high-vacuum state, ie, from a viscous flow region of the gas to a molecular flow region. Accordingly, in order to improve the sealing property in the viscous flow area (pre-suction), it is required that the number of screw coils be increased and the distance between the screw and the housing be reduced. Also, to meet the pumping speed in the molecular flow regime, a large gas transfer volume must be provided. Accordingly, the screw vacuum pump becomes large in the radial and axial directions, resulting in the serious problem of variation of the clearance due to thermal expansion. Consequently, a high precision machining of the screw and its screw receiving chamber (housing) is necessary, which leads to higher costs. Since the large volume screw vacuum pump delivers gas close to the atmospheric pressure, a motor for driving the screw type vacuum pump must also have a large capacity.

(C2) Similarly, a solvent has been proposed for the problem of kinetic energy loss in (3), in which the screw vacuum pump is used as a single stage by having not only a large number of screw coils but also one small volume of the transfer chamber on the pumping side, as in the 11 and 12 is shown. This conventional example will be described below to facilitate the understanding of the present teaching.

Eine Rotor-Aufnahmekammer 210b, die innerhalb eines Gehäuses 210 gebildet ist, nimmt drehbar einen Haupt-Schrauben-Rotor 220, der aus einem positiven und einem negativen Schrauben-Rotor 220m und 220f aufgebaut ist, die ein Zahnverhältnis von 4 zu 5 haben, und einen Zusatz-Schrauben-Rotor 230, der aus einem anderen positiven und negativen Schrauben-Rotor 230m und 230f gebildet ist, die ein Zahnverhältnis von 4 zu 5 haben, auf.A rotor receiving chamber 210b inside a case 210 is formed rotatably takes a main screw rotor 220 which consists of a positive and a negative screw rotor 220m and 220f constructed, which have a tooth ratio of 4 to 5, and an additional screw rotor 230 that made of another positive and negative screw rotor 230m and 230f is formed, which have a tooth ratio of 4 to 5, on.

Wenn ein Motor 243 gedreht wird, werden die positiven Rotoren 230m, 220m, die mit diesem Motor 243 verbunden sind, dazu gebracht, sich zu drehen, während gleichzeitig die negativen Rotoren 220f und 230f dazu gebracht werden, sich über die Zeitsteuer-Zahnräder 241 und 242 zu drehen. Auf diese Art und Weise wird, wenn der Haupt- und der Unter-Rotor 220 und 230 so angetrieben werden, um sich zu drehen, das Gas innerhalb der evakuierten Kammer über eine Saugöffnung 210a in die Innenseite des Gehäuses 210 gesaugt, überführt und komprimiert und zu der Außenseite über die Abpumpöffnung 210c abgepumpt.If a motor 243 turned, the positive rotors become 230m . 220m that with this engine 243 connected, caused to rotate, while at the same time the negative rotors 220f and 230f be brought to yourself about the timing gears 241 and 242 to turn. In this way, if the main and the sub rotor 220 and 230 be driven to rotate, the gas within the evacuated chamber via a suction port 210a in the inside of the case 210 sucked, transferred and compressed and to the outside via the pumping port 210c pumped out.

Hierdurch kann die Antriebskraft, die für eine positive Verschiebung der Vakuumpumpe 200 bei dem Abpumpvorgang erforderlich ist, in eine Überführungs-Antriebskraft zum Überführen eines angesaugten, komprimierten Fluids zu der Abpumpöffnung 210c, eine Volumenkompressions-Antriebskraft, da das Volumen einer Überführungskammer der positiven Verdrängungspumpe 200 kleiner von der Saugöffnung 210a zu der Abpumpöffnung 210c ist, eine Antriebskraft zum Überführen eines komprimierten Fluids, das zurück durch den Freiraum, der zwischen dem Haupt-Schrauben-Rotor 220 oder dem Unter-Schrauben-Rotor 230 und dem Gehäuse 210 gebildet ist, von der Hochdruckseite oder der Abpumpseite zu der Niederdruckseite oder Saugseite, zu der Abpumpöffnung 210c erneut geflossen ist, und eine Antriebskraft (nachfolgend bezeichnet als eine Antriebskraft aufgrund eines Differenzialdrucks) gegen eine Kraft, die von dem komprimierten Fluid aufgrund einer Druckdifferenz zwischen der Saugseite und der Abpumpseite aufgebracht ist, unterteilt werden.This allows the driving force required for a positive displacement of the vacuum pump 200 in the pump-down operation, in a transfer drive force for transferring a sucked compressed fluid to the pump down port 210c , a volume compression driving force, since the volume of a positive displacement pump transfer chamber 200 smaller from the suction opening 210a to the pumpdown opening 210c is a driving force for transferring a compressed fluid, passing back through the space between the main screw rotor 220 or the sub-bolt rotor 230 and the housing 210 is formed, from the high-pressure side or the Abpumpseite to the low-pressure side or suction side, to the Abpumpöffnung 210c flowed again, and a driving force (hereinafter referred to as a driving force due to a differential pressure) is divided against a force applied from the compressed fluid due to a pressure difference between the suction side and the pump-down side.

Das Verhältnis der Antriebskraft, die für die Vakuumpumpe 200 mit positiver Verdrängung bei dem Abpumpvorgang erforderlich ist, kann in Abhängigkeit von dem Druck des komprimierten Fluids nahe der Saugöffnung 210a oder nahe der Abpumpöffnung 210c unterschiedlich sein. Zum Beispiel verringert sich, wenn ein Behälter (nachfolgend bezeichnet als ein evakuierter Behälter) mit einem festgelegten Volumen, der einen Innendruck gleich zu dem Atmosphärendruck besitzt, über die Saugöffnung 210a durch die Vakuumpumpe 200 mit positiver Verdrängung abgepumpt wird, der Druck des komprimierten Fluids nahe der Saugöffnung 210a über die Zeit, schließlich herunter bis zu dem Enddruck. Allerdings erreicht, wenn eine kleine Menge an Gas in die Saugöffnung 210a hinein fließen kann, das komprimierte Fluid nahe der Saugöffnung 210a nicht den Enddruck, sondern wird zu einem bestimmten Grad eines Vakuums. Dementsprechend sind, zu Beginn des Abpumpens, sowohl das komprimierte Fluid nahe der Saugöffnung 210a als auch dasjenige nahe der Abpumpöffnung 210c gleich zu dem Atmosphärendruck, und die erforderliche Antriebskraft ist hauptsächlich eine Volumenkompressions-Antriebskraft. Allerdings ist dann, wenn das Gas innerhalb des evakuierten Behälters den Enddruck erreicht hat oder von einem bestimmten Grad eines Vakuums wird, ein großer Unterschied im Druck zwischen dem komprimierten Fluid nahe der Abpumpöffnung 210c und dem komprimierten Fluid nahe der Saugöffnung 210a vorhanden, und die erforderliche Antriebskraft ergibt sich hauptsächlich aufgrund eines differenzellen Drucks.The ratio of the driving force used for the vacuum pump 200 with positive displacement required in the Abpumpvorgang, depending on the pressure of the compressed fluid near the suction port 210a or near the pumping hole 210c be different. For example, when a container (hereinafter referred to as an evacuated container) having a fixed volume having an internal pressure equal to the atmospheric pressure is reduced via the suction port 210a through the vacuum pump 200 With positive displacement pumped, the pressure of the compressed fluid near the suction port 210a over time, finally down to the final pressure. However, when a small amount of gas reaches the suction port 210a can flow into it, the compressed fluid near the suction port 210a not the final pressure, but becomes a certain degree of vacuum. Accordingly, at the beginning of the pump down, both the compressed fluid near the suction port 210a as well as the one near the Abpumpöffnung 210c is equal to the atmospheric pressure, and the required driving force is mainly a volume compression driving force. However, when the gas within the evacuated container has reached the final pressure or becomes of a certain degree of vacuum, there is a large difference in pressure between the compressed fluid near the pump down port 210c and the compressed fluid near the suction port 210a present, and the required driving force is mainly due to a differential pressure.

Gewöhnlich wird, da die Vakuumpumpe dazu verwendet wird, ein Behälter mit einem festgelegten Volumen unter einem Vakuum in den meisten Fällen zu halten, die Antriebskraft, die erforderlich ist, wenn die Vakuumpumpe betätigt wird, d. h. die Verbrauchs-Antriebskraft, hauptsächlich durch die Antriebskraft eingenommen, die durch den differenziellen Druck erzeugt wird. Dementsprechend kann die Energieeinsparung der Vakuumpumpe durch Verringern der Antriebskraft aufgrund eines differenziellen Drucks erreicht werden.Usually, because the vacuum pump is used, a container with a fixed volume under a vacuum in most cases to keep up the driving force, which is required when the vacuum pump is operated, d. H. the consumption upload, mainly through the driving force taken by the differential pressure is produced. Accordingly, the energy saving of the vacuum pump by reducing the driving force due to a differential pressure be achieved.

Hierbei kann, unter der Annahme, dass das Drehmoment des Rotors T ist, die Drehgeschwindigkeit des Rotors N ist und die Konstante a ist, die Verbrauchsleistung W aufgrund eines differenziellen Drucks sowohl des positiven als auch des negativen Rotors, wie beispielsweise eine Schrauben-Vakuumpumpe, durch den folgenden Ausdruck (1) angegeben werden. W = a × T × N (1) Here, assuming that the torque of the rotor is T, the rotational speed of the rotor is N and the constant is a, the consumption power W due to a differential pressure of both the positive and negative rotors such as a screw type vacuum pump. by the following expression (1). W = a × T × N (1)

Auch kann, unter der Annahme, dass ein Druckbereich auf der Seite eines hohen Drucks in einer Richtung parallel zu einer Drehachse des Rotors umgewandelt wird, A1 ist, der durchschnittliche Druck auf der Seite des hohen Drucks P1 ist, der Abstand von der Mitte des Bereichs A1 zu der Drehmitte des Rotors L1 ist, der Druckbereich auf der Seite unter niedrigem Druck, umgewandelt in die Richtung parallel zu der Drehachse des Rotors, A2 ist, der durchschnittliche Druck auf der Niederdruckseite P2 ist, der Abstand von der Mitte des Bereichs A2 zu der Drehmitte des Rotors L2 ist, das Drehmoment T durch den folgenden Ausdruck (2) angegeben werden, wobei die Hochdruckseite die Abpumpseite bedeutet und die Niederdruckseite die Saugseite bedeutet. T = A1 × P1 × L1 – A2 × P2 × L2 (2) Also, assuming that a pressure area on the high pressure side is converted in a direction parallel to a rotational axis of the rotor, A1, the average pressure on the high pressure side P1 is the distance from the center of the area A1 to the rotational center of the rotor L1, the pressure area on the low pressure side converted in the direction parallel to the rotational axis of the rotor, A2, the average pressure on the low pressure side P2 is the distance from the center of the area A2 the rotational center of the rotor L2, the torque T is given by the following expression (2), where the high pressure side means the pump down side and the low pressure side means the suction side. T = A1 × P1 × L1 - A2 × P2 × L2 (2)

In dem vorstehenden Ausdruck (2) können A1, A2, L1 und L2 in Abhängigkeit von der Struktur einer Vakuumpumpe variiert werden. Entsprechend den Ausdrücken (1) und (2) kann die Antriebskraft W aufgrund eines differenziellen Drucks durch Bestimmen der Struktur der Vakuumpumpe so, dass das Drehmoment T kleiner ist, reduziert werden.In the above expression (2) A1, A2, L1 and L2 depending on be varied by the structure of a vacuum pump. According to the Express (1) and (2), the driving force W due to a differential Pressure by determining the structure of the vacuum pump so that the torque T is smaller, can be reduced.

Allerdings sind in der Praxis A2 und L2 Dimensionen, die notwendigerweise dann bestimmt werden, wenn die Pump-Geschwindigkeit der Vakuumpumpe eingestellt wird. Wenn das Gas innerhalb des evakuierten Behälters den Enddruck erreicht hat oder ein bestimmter Grad eines Vakuums wird, d. h. der Druck auf der Saugseite ist in einem bestimmten Umfang niedriger, kann eine Kraft aufgrund des Drucks des komprimierten Fluids auf der Saugseite ignoriert werden.Indeed are in practice A2 and L2 dimensions, which then necessarily be determined when the pump speed of the vacuum pump is set becomes. When the gas within the evacuated container reaches the final pressure or becomes a certain degree of vacuum, i. H. the pressure on the suction side is lower to a certain extent, can a force due to the pressure of the compressed fluid on the Suction side are ignored.

Dementsprechend kann die Antriebskraft W aufgrund eines differenziellen Drucks durch Verringern von A1 und L1 verringert werden, d. h. das Volumen der Überführungskammer 230A (nachfolgend bezeichnet als eine Überführungskammer der Abpumpseite), das durch einen Zahnraum des Unter-Schrauben-Rotors 230 und das Gehäuse 210 und in Verbindung mit der Abpumpöffnung 210c (Atmosphärendruck) gebildet ist.Accordingly, the driving force W due to a differential pressure can be reduced by decreasing A1 and L1, that is, the volume of the transfer chamber 230A (hereinafter referred to as a pumping-side transfer chamber) defined by a tooth space of the sub-bolt rotor 230 and the case 210 and in connection with the pump-down opening 210c (Atmospheric pressure) is formed.

Allerdings wurden in der herkömmlichen Vakuumpumpe ähnlich wie vorstehend der Außendurchmesser des Unter-Schrauben-Rotors 230, der die Überführungskammer 230A der Abpumpseite bildet, und der Innendurchmesser des Gehäuses 210 so gebildet, dass sie gleich zu dem Außendurchmesser des Haupt-Schrauben-Rotors 220 und dem Innendurchmesser des Gehäuses 210 jeweils waren. Deshalb ist es schwierig, das Volumen der Überführungskammer 230A der Abpumpseite auf eine optimale Dimension zu verringern, wenn das Volumen einer Überführungskammer 220A (nachfolgend bezeichnet als eine Überführungskammer der Saugseite), gebildet durch einen Zahnraum des Haupt- Schrauben-Rotors 220 und des Gehäuses 210 und unmittelbar nachdem die Saugöffnung 220a abgeschlossen worden ist, so ausgelegt, um groß zu sein, um die ausgelegte Pump-Geschwindigkeit (der Wert des Gas-Überführungsvolumens pro Umdrehung einer Antriebswelle multipliziert mit der Drehgeschwindigkeit pro Zeiteinheit der Antriebswelle) zu erhöhen.However, in the conventional vacuum pump, similar to the above, the outer diameter of the sub-bolt rotor 230 who is the transfer chamber 230A forms the Abpumpseite, and the inner diameter of the housing 210 formed to be equal to the outer diameter of the main screw rotor 220 and the inner diameter of the housing 210 each were. Therefore, it is difficult to change the volume of the transfer chamber 230A the pumping side to reduce to an optimal dimension when the volume of a transfer chamber 220A (hereinafter referred to as a suction side transfer chamber) formed by a tooth space of the main screw rotor 220 and the housing 210 and immediately after the suction opening 220a has been completed, designed to be large in order to increase the designed pumping speed (the value of the gas transfer volume per revolution of a drive shaft multiplied by the rotational speed per unit time of the drive shaft).

Das bedeutet, dass, in dem Fall der Schrauben-Pumpe, die Gas-Überführungskammer durch Anpassen des positiven und negativen Rotors gebildet wird. Dementsprechend kann in der herkömmlichen Vakuumpumpe, da der Außendurchmesser des positiven und negativen Rotors 220m, 220f, die die Überführungskammer 220A der Saugseite bilden, gleich zu dem äußeren Durchmesser des positiven und negativen Rotors 230m, 230f ist, die die Überführungskammer 230A der Abpumpseite bilden, eine unmittelbare Überführungskammer 230B, die einen Steigungswinkel θ2 besitzt, dadurch verringert werden, dass der Steigungswinkel θ2 des Unter-Schrauben-Rotors 230 kleiner gemacht wird, wie dies in 11 dargestellt ist, um das Volumen der Überführungskammer 230A der Abpumpseite zu verringern. Allerdings ist dabei die Bearbeitungsgrenze vorhanden, um den Steigungswinkel θ2 kleiner zu machen. Demzufolge könnte das Volumen der Zwischenüberführungskammer 230B auf nur ungefähr 1/3 des Volumens der Überführungskammer 220A der Saugseite verringert werden. Aufgrund der Tatsache, dass das Volumen der Zwischenkammer 230B nicht verringert werden kann, kann das Volumen der Überführungskammer 230A der Abpumpseite auch nicht entsprechend verringert werden. Genauer gesagt könnte das Volumen der Überführungskammer 230a der Abpumpseite auf nur ungefähr 1/5 des Volumens der Zwischenkammer 230B verringert werden.That is, in the case of the screw pump, the gas transfer chamber is formed by adjusting the positive and negative rotors. Accordingly, in the conventional vacuum pump, since the outer diameter of the positive and negative rotors 220m . 220f holding the transfer chamber 220A the suction side, equal to the outer diameter of the positive and negative rotor 230m . 230f is that the transfer chamber 230A forming the pumping side, an immediate transfer chamber 230B , which has a pitch angle θ2, can be reduced by making the pitch angle θ2 of the sub-bolt rotor 230 is made smaller, like this in 11 shown is the volume of the transfer chamber 230A reduce the pumping side. However, the machining limit is present to make the pitch angle θ2 smaller. As a result, the volume of the intermediate transfer chamber 230B to only about 1/3 of the volume of the transfer chamber 220A the suction side can be reduced. Due to the fact that the volume of the intermediate chamber 230B can not be reduced, the volume of the transfer chamber 230A the Abpumpseite also not be reduced accordingly. More specifically, the volume of the transfer chamber 230a the pumping side to only about 1/5 of the volume of the intermediate chamber 230B be reduced.

Wenn eine Roots- oder Klauen-Vakuumpumpe betroffen ist, muss die Breite des Rotors in der axialen Richtung verringert werden, um das Volumen der Überführungskammer der Abpumpseite zu verringern, allerdings ist dabei die Einschränkung vorhanden, die Breite des Rotors in der axialen Richtung zu verringern. Wenn das Volumen der Überführungskammer der Saugseite so ausgelegt ist, dass es groß ist, um die vorgesehene Pump-Geschwindigkeit zu erhöhen, ist es schwierig, das Volumen der Überführungskammer der Abpumpseite auf die optimale Dimension zu verringern.If a roots or claw vacuum pump is affected, the width must be the rotor can be reduced in the axial direction to the volume of the transfer chamber reduce the pumping side, but there is the restriction, reduce the width of the rotor in the axial direction. If the volume of the transfer chamber the suction side is designed to be large in order to increase the intended pumping speed it difficult to change the volume of the transfer chamber reduce the pumping side to the optimum dimension.

Auf diese Art und Weise war es, bei der Schrauben-Vakuumpumpe, wie sie in den 11 und 12 dargestellt ist, schwierig, das Volumen der Überführungskammer der Abpumpseite auf die optimale Dimension zu verringern. Deshalb konnte die Antriebskraft aufgrund des differenziellen Drucks nicht verringert werden und die Energie-Effektivität war dann niedrig, wenn der Druck auf der Saugseite den Enddruck erreichte oder ein bestimmter Grad eines Vakuums wurde.In this way, it was with the screw vacuum pump, as in the 11 and 12 is shown difficult to reduce the volume of the transfer chamber of the pumping side to the optimum dimension. Therefore, the driving force could not be reduced due to the differential pressure and the energy efficiency was low when the pressure on the suction side reached the final pressure or became a certain degree of vacuum.

Auch ist die axiale Länge der Schraube länger, was zu größeren Vorrichtungen führt, wie dies in (B) beschrieben ist.Also is the axial length the screw longer, resulting in larger devices leads, as described in (B).

In der herkömmlichen Auspumpvorrichtung, die eine Schrauben-Vakuumpumpe besitzt, sind, wie vorstehend beschrieben ist, Mittel zum Lösen einzelner der Probleme, die der Schrauben-Pumpe eigen sind, d. h. die sich auf den Strömungsleitwert, die Dichteigenschaft und den Energieverbrauch beziehen, vorgeschlagen worden, allerdings sind dabei keine Mittel vorhanden, um alle die Probleme zu lösen, und einerseits geben solche Lösungsmittel Anlass zu dem neuen Problem größerer Vorrichtungen oder und andererseits einer aufwendigen Wartung.In the conventional one Pump-out device having a screw vacuum pump are as described above, means for solving each of the problems that are inherent in the screw pump, d. H. which refers to the conductance, refer to the sealing property and energy consumption proposed but there are no funds available to all of them To solve problems, and on the one hand give such solvents Reason for the new problem of larger devices or and on the other hand a costly maintenance.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Auspumpvorrichtung zu schaffen, wie sie vorstehend angegeben ist, die eine hohe Betriebsfunktion erzielt.It It is an object of the present invention to provide a pump-out device to provide, as stated above, the high operating function achieved.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe durch eine Auspumpvorrichtung gelöst, die die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 besitzt. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Ansprüchen angegeben.According to the present Invention, the object is achieved by a pump-out, the Characteristics of the independent Claim 1 has. Preferred embodiments are given in the claims.

Dementsprechend wird eine Auspumpvorrichtung geschaffen, die eine Vor-Vakuumpumpe und eine Zusatzpumpe aufweist, von denen jede durch eine Schrauben-Vakuumpumpe gebildet ist, wobei die Nenn-Pump-Geschwindigkeit (ein Wert eines Gas-Überführungsvolumens pro Umdrehung einer Antriebswelle multipliziert mit einer Drehgeschwindigkeit pro Zeiteinheit der Antriebswelle) der Vor-Schrauben-Vakuumpumpe ausreichend kleiner als die Nenn-Pump-Geschwindigkeit der Zusatz-Schrauben-Vakuumpumpe ist, jedoch geeignet ist, um sie als die Vor-Vakuumpumpe zu betreiben, wobei die Anzahl von Schrauben-Windungen (die Anzahl von Windungen der Schraube, die mehr Zähne dann besitzt, wenn die Anzahlen der Zähne für die positive und die negative Schraube unter schiedlich sind) für die Vor-Schrauben-Vakuumpumpe größer als die Anzahl von Schrauben-Windungen für die Zusatz-Schrauben-Vakuumpumpe ist.

(1) Mit dem vorstehenden Aufbau kann, da die Schrauben-Vakuumpumpe, die ein hohes Kompressionsverhältnis als die allgemeine Charakteristik besitzt, als die Zusatzpumpe verwendet wird, eine große Pump-Geschwindigkeit als gesamtes System erreicht werden, gerade obwohl die Nenn-Pump-Geschwindigkeit der Vor-Vakuumpumpe unzureichend (klein) ist.
(2) Weiterhin ist die Nenn-Pump-Geschwindigkeit der Vor-Schrauben-Pumpe ausreichend kleiner als die Nenn-Pump-Geschwindigkeit der Zusatzpumpe, allerdings ausreichend, um als Vor-Vakuumpumpe betrieben zu werden. Entsprechend muss die Zusatzpumpe keine Fähigkeit haben, gegen Atmosphärendruck auf der Saugseite abzupumpen, und kann einen kompakten und einfachen Aufbau aufweisen. Andererseits kann das Vor-Vakuum den Antriebskraftsverlust aufgrund eines differenziellen Drucks in einem Zustand, bei dem die Saugseite den Enddruck erreicht hat oder von einem bestimmten Grad eines Vakuum wird, verringern.
(3) Da die Nenn-Pump-Geschwindigkeit der Vor-Schrauben-Pumpe klein genug ist, wie dies vorstehend beschrieben ist, kann deren Schraubenradius verringert werden. Dementsprechend können die Variationen eines Abstands bzw. Freiraums aufgrund einer thermischen Expansion, die axial hervorgerufen werden, verringert werden, um den Abstand, der gebildet wird, radial kleiner zu machen. Demzufolge wird der gesamte Leckageraum für Gas verringert und die Dichteigenschaft kann verbessert werden.
(4) Auf diese Art und Weise ist, da die Dichteigenschaft der Vor-Schrauben-Pumpe besser gemacht werden kann, kein Erfordernis vorhanden, die Anzahl von Windungen der Schraube zu verringern, um die Dichteigenschaft zu verbessern, und die axiale Länge der Vor-Vakuumpumpe kann verringert werden.
(5) Da die Dichteigenschaft der Vor-Vakuumpumpe verbessert werden kann, kann ein hoher Grad eines Vakuums erreicht werden und die axiale Länge der Zusatzpumpe kann verringert werden, auch dann, wenn die Anzahl von Windungen der Schraube für die Zu satzpumpe klein ist oder der Freiraum zwischen der Schraube und dem Gehäuse in der Präzision schlecht ist.
(6) Da die Anzahl von Schrauben-Windungen für die Zusatzpumpe verringert werden kann, muss die axiale Länge nicht übermäßig durch Erhöhen des Steigungswinkels der Schraube für die Zusatzpumpe sein, um den Strömungsleitwert zu erhöhen.
(7) Da die Schrauben-Vakuumpumpe mit einem einfachen Aufbau für sowohl die Vor-Vakuumpumpe als auch die Zusatzpumpe angepasst werden kann, ist der Abpumpkanal kürzer. Dementsprechend ist es unwahrscheinlich, dass Reaktionsprodukte in dem Abpumpkanal verstopfen, und gerade wenn sie eine Verstopfung hervorrufen oder aneinander anhaften, können sie einfach entfernt werden, und eine einfache Wartung wird erzielt.

Accordingly, there is provided a pump-out apparatus comprising a pre-vacuum pump and an auxiliary pump, each of which is formed by a screw vacuum pump, wherein the nominal pumping speed (a value of a gas transfer volume per revolution of a drive shaft multiplied by a rotational speed per Unit time of the drive shaft) of the pre-screw vacuum pump is sufficiently smaller than the rated pumping speed of the auxiliary screw vacuum pump, but is suitable to operate as the pre-vacuum pump, the number of screw turns (the Number of turns of the screw having more teeth when the numbers of teeth for the positive and the negative screws are different) for the pre-screw vacuum pump larger than the number of screw turns for the auxiliary screw vacuum pump is.

(1) With the above construction, since the screw vacuum pump having a high compression ratio as the general characteristic is used as the booster pump, a large pumping speed can be achieved as a whole system, even though the rated pumping speed the pre-vacuum pump is insufficient (small).
(2) Furthermore, the nominal pumping speed of the pre-screw pump is sufficiently smaller than the nominal pumping speed of the booster pump, but sufficient to operate as a pre-vacuum pump. Accordingly, the booster pump need not have a capability can be pumped against atmospheric pressure on the suction side, and can have a compact and simple structure. On the other hand, the pre-vacuum may reduce the driving force loss due to a differential pressure in a state where the suction side has reached the discharge pressure or becomes a certain degree of vacuum.
(3) Since the rated pumping speed of the pre-screw pump is small enough as described above, its screw radius can be reduced. Accordingly, the variations of clearance due to thermal expansion caused axially can be reduced to make the clearance formed radially smaller. As a result, the entire gas leakage space is reduced and the sealing property can be improved.
(4) In this way, since the sealing property of the pre-screw pump can be improved, there is no need to reduce the number of turns of the screw to improve the sealing property, and the axial length of the pre-screw pump. Vacuum pump can be reduced.
(5) Since the sealing property of the pre-vacuum pump can be improved, a high degree of vacuum can be achieved and the axial length of the booster pump can be reduced even if the number of turns of the screw for the pump is small or Free space between the screw and the housing in the precision is bad.
(6) Since the number of screw coils for the auxiliary pump can be reduced, the axial length need not be excessive by increasing the pitch angle of the screw for the booster pump to increase the flow conductance.
(7) Since the screw vacuum pump can be adjusted with a simple structure for both the pre-vacuum pump and the auxiliary pump, the pumping channel is shorter. Accordingly, reaction products in the pump-off passage are unlikely to become clogged, and just when they cause clogging or sticking to each other, they can be easily removed and easy maintenance is achieved.

In einer Auspumpvorrichtung gemäß der vorliegenden Lehre ist die Nenn-Pump-Geschwindigkeit der Vor-Schrauben-Vakuumpumpe 1/5 bis 1/100 der Nenn-Pump-Geschwindigkeit der Zusatz-Schrauben-Vakuumpumpe.In a pumping device according to the present invention Teaching is the nominal pumping speed of the Pre-Screw Vacuum Pump 1/5 to 1/100 of the nominal pump speed Booster screw vacuum pump.

Mit diesem Aufbau kann die Auspumpvorrichtung sicher so ausgeführt werden, dass sie eine höhere Energieeffektivität als eine herkömmliche solche besitzt. Je kleiner die Nenn-Pump-Geschwindigkeit der Vor-Schrauben-Vakuumpumpe in Bezug auf die Nenn-Pump-Geschwindigkeit der Zusatz-Schrauben-Vakuumpumpe ist, desto geringer ist der Energieverbrauch. Wenn allerdings die Nenn-Pump-Geschwindigkeit der Vor-Vakuumpumpe zu niedrig ist, ist das Risiko vorhanden, dass die Abpumpzeit in einer Übergangsperiode dann verlängert wird, wenn der ausgepumpte Behälter gegen den Atmosphärendruck auf den Enddruck abgepumpt wird. Dementsprechend wurde, unter Berücksichtigung sowohl des Energieverbrauchs als auch der Abpumpzeit, die Nenn-Pump-Geschwindigkeit der Vor-Vakuumpumpe zu 1/5 bis 1/100 der Nenn-Pump-Geschwindigkeit der Zusatzpumpe gemacht.With In this structure, the pump-out device can be certainly carried out that they have a higher one energy effectiveness as a conventional one has such. The smaller the nominal pumping speed of the pre-screw vacuum pump in terms of nominal pumping speed the auxiliary screw vacuum pump is, the lower the energy consumption. If, however, the nominal pumping speed of the pre-vacuum pump is too low, there is a risk that the pumping time in a transition period then extended will when the pumped out container against the atmospheric pressure is pumped to the final pressure. Accordingly, it was, taking into account both the power consumption and the pump down time, the nominal pump speed the pre-vacuum pump to 1/5 to 1/100 of the nominal pumping speed of the auxiliary pump.

In der Auspumpvorrichtung gemäß der vorliegenden Lehre ist die Zahl der Schrauben-Windungen für die Zusatz-Schrauben-Vakuumpumpe im Wesentlichen eins, oder so, dass mindestens eine Gas-Überführungskammer, die weder in Verbindung mit der Saugöffnung noch mit der Abpumpöffnung der Zusatzpumpe steht, gebildet wird.In the pumping device according to the present invention Teaching is the number of screw turns for the Add-in screw vacuum pump essentially one, or so that at least one gas transfer chamber, neither in connection with the suction opening nor with the Abpumpöffnung the Additional pump is formed.

Mit diesem Aufbau kann die axiale Länge der Zusatz-Schrauben-Vakuumpumpe, die stark die Dimensionen der Vorrichtung beeinflusst, im Wesentlichen minimal sein, und die Vorrichtung kann kleiner gemacht werden.With This structure, the axial length the auxiliary screw vacuum pump, which greatly increases the dimensions of the Device influenced, to be substantially minimal, and the device can be made smaller.

In der Auspumpvorrichtung gemäß der vorliegenden Lehre beträgt die Anzahl von Schrauben-Windungen für die Vor-Schrauben-Vakuumpumpe 3 bis 10.In the pumping device according to the present invention Teaching is the number of screw turns for the pre-screw vacuum pump 3 to 10.

Mit diesem Aufbau kann die Dichteigenschaft der Auspumpvorrichtung gut als Ganzes beibehalten werden, auch dann, wenn die Dichteigenschaft der Zusatz-Schrauben-Vakuumpumpe nicht verbessert werden kann, und die axiale Länge der Vor-Vakuumpumpe wird nicht zu übermäßig groß.With In this structure, the sealing property of the pump-out device can be good as a whole, even if the sealing property the auxiliary screw vacuum pump can not be improved, and the axial length of the pre-vacuum pump does not become excessively large.

In der Auspumpvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Steigungswinkel der Zusatz-Schrauben-Vakuumpumpe größer als der Schrauben-Steigungswinkel der Vor-Vakuumpumpe.In the pumping device according to the present invention Invention is the pitch angle of the auxiliary screw vacuum pump greater than the screw pitch angle of the pre-vacuum pump.

Mit diesem Aufbau ist die axiale Länge der Zusatz-Schrauben-Pumpe entsprechend mit dem Steigungswinkel größer, allerdings kann der Strömungsleitwert erhöht werden. Andererseits wird die axiale Länge der Vor-Vakuumpumpe nicht größer.With This structure is the axial length the additional screw pump according to the pitch angle bigger, though can the flow coefficient elevated become. On the other hand, the axial length of the pre-vacuum pump does not become greater.

In der Auspumpvorrichtung gemäß der vorliegenden Lehre wird die Vor-Schrauben-Vakuumpumpe nur solange angetrieben, bis der Druck auf der Saugseite der Zusatz-Schrauben-Vakuumpumpe von Atmosphärendruck auf ungefähr 13.300 Pa abfällt, und der Antrieb der Zusatz-Schrauben-Vakuumpumpe beginnt, wenn der Druck an der Saugseite der Zusatz-Schrauben-Vakuumpumpe unter ungefähr 13.300 Pa abgefallen ist.In the discharge pump according to the present teaching, the pre-screw vacuum pump is driven only until the pressure on the suction side of the auxiliary screw vacuum pump falls from atmospheric pressure to about 13,300 Pa, and the drive of the auxiliary screw vacuum pump starts when the pressure on the suction side of the Additional screw vacuum pump dropped below about 13,300 Pa.

Mit diesem Aufbau kann die Antriebskraft, die zum Antreiben der Zusatzpumpe erforderlich ist, klein sein und der Antriebsmotor kann eine kleine Kapazität haben.With In this construction, the driving force required to drive the auxiliary pump is required to be small and the drive motor can be a small capacity to have.

In der Auspumpvorrichtung gemäß der vorliegenden Lehre wird ein Antriebsmotor für sowohl die Zusatz-Schrauben-Vakuumpumpe als auch die Vor-Schrauben-Vakuumpumpe unter einer möglichst hohen Drehgeschwindigkeit gedreht, soweit der Motor nicht überlastet wird, um die Absaugzeit in einem Bereich zu verkürzen, in dem der Druck an der Saugseite der Zusatz-Schrauben-Vakuumpumpe relativ hoch ist. Wenn der Druck auf der Saugseite der Zusatz-Schrauben-Vakuumpumpe den Enddruck erreicht hat oder ein rela tiv niedriger Druck wird, wird die Drehgeschwindigkeit des Antriebsmotors für die Zusatz-Schrauben-Vakuumpumpe auf die niedrigste Drehgeschwindigkeit verringert, um einen Grad eines Vakuums beizubehalten, der für die abgepumpte Kammer erforderlich ist, und die Drehgeschwindigkeit des Antriebsmotors für die Vor-Schrauben-Vakuumpumpe wird auf eine möglichst niedrige Drehgeschwindigkeit in einem Bereich verringert, wo der Gegendruck der Zusatzpumpe unterhalb des kritischen Gegendrucks gehalten werden kann, um so die notwendige Antriebskraft zu verringern.In the pumping device according to the present invention Teaching becomes a drive motor for both the auxiliary screw vacuum pump and the pre-screw vacuum pump under as high a level as possible Turning speed turned as far as the engine is not overloaded is to shorten the suction time in an area where the pressure at the Suction side of the additional screw vacuum pump is relatively high. If the pressure on the suction side of the auxiliary screw vacuum pump Has reached final pressure or is a rela tively low pressure, the Rotational speed of the drive motor for the auxiliary screw vacuum pump reduced to the lowest rotational speed by one degree maintain a vacuum required for the evacuated chamber is, and the rotational speed of the drive motor for the pre-screw vacuum pump will be on one as possible low rotational speed is reduced in a range where the Counterpressure of the additional pump below the critical backpressure can be held so as to reduce the necessary driving force.

Mit diesem Aufbau kann die Pump-Geschwindigkeit zum Entleeren der ausgepumpten Kammer von dem Atmosphärendruck aus verringert werden, und der Energieverbrauch kann verringert werden.With In this configuration, the pumping rate can be used to empty the evacuated chamber from the atmospheric pressure can be decreased and the power consumption can be reduced.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen dargestellt und erläutert. In den Zeichnungen:following The present invention is based on preferred embodiments in conjunction with the attached Drawings illustrated and explained. In the drawings:

1 zeigt eine Querschnittsansicht einer Auspumpvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform. 1 shows a cross-sectional view of a pump-out according to a first embodiment.

2 zeigt eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht der Auspumpvorrichtung, wie sie in 1 dargestellt ist. 2 shows a partially enlarged cross-sectional view of the pumping device, as shown in 1 is shown.

3 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Schrauben-Abschnitts in der Auspumpvorrichtung, wie sie in 1 dargestellt ist. 3 shows an enlarged view of a screw portion in the pumping device, as shown in 1 is shown.

4 zeigt eine Querschnittsansicht einer Auspumpvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform. 4 shows a cross-sectional view of a pump-out according to a second embodiment.

5 zeigt eine Querschnittsansicht, die entlang des Pfeils IV-IV der 4 vorgenommen ist, die die Drehebene der positiven und negativen Schrauben 320m, 320f im Querschnitt darstellt. 5 shows a cross-sectional view taken along the arrow IV-IV of 4 is made, which is the plane of rotation of the positive and negative screws 320m . 320f in cross section represents.

6 zeigt eine Querschnittsansicht, die entlang des Pfeils IV-IV der 4 vorgenommen ist, die die Drehebene der positiven und negativen Schrauben 350m, 350f im Querschnitt darstellt. 6 shows a cross-sectional view taken along the arrow IV-IV of 4 is made, which is the plane of rotation of the positive and negative screws 350m . 350f in cross section represents.

7 zeigt eine Grafik der Beziehung zwischen dem Saugseitendruck und der Pump-Geschwindigkeit der Auspumpvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform. 7 FIG. 16 is a graph showing the relationship between the suction side pressure and the pumping speed of the pump-down device according to the second embodiment. FIG.

8 zeigt eine Grafik der Beziehung zwischen dem Druck auf der Saugseite und der Drehgeschwindigkeit eines Motors 343, wenn kein Gas durch die Saugseite einer Zusatzpumpe A, gemäß der zweiten Ausführungsform, fließt. 8th Fig. 10 is a graph showing the relationship between the pressure on the suction side and the rotational speed of an engine 343 when no gas flows through the suction side of a booster pump A according to the second embodiment.

9 zeigt eine Grafik einer Beziehung zwischen dem Druck auf der Saugseite und der Drehgeschwindigkeit des Motors 343, wenn eine kleine Menge an Gas durch die Saugseite der Zusatzpumpe A, gemäß der zweiten Ausführungsform, fließt. 9 Fig. 10 is a graph showing a relationship between the pressure on the suction side and the rotational speed of the engine 343 when a small amount of gas flows through the suction side of the auxiliary pump A according to the second embodiment.

10 zeigt eine Grafik einer Beziehung zwischen dem Druck der Saugseite und Abpumpseite (oder der Saugseite der Vor-Vakuumpumpe) der Zusatzpumpe A gemäß der zweiten Ausführungsform. 10 FIG. 16 is a graph showing a relationship between the pressure of the suction side and the pumping side (or the suction side of the pre-vacuum pump) of the auxiliary pump A according to the second embodiment.

11 zeigt eine Querschnittsansicht der herkömmlichen Vakuumpumpe. 11 shows a cross-sectional view of the conventional vacuum pump.

12 zeigt eine Abwicklung eines Schraubenabschnitts der Auspumpvorrichtung, wie sie in 11 dargestellt ist. 12 shows a development of a screw portion of the pumping device, as shown in FIG 11 is shown.

Die bevorzugten Ausführungsformen werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.The preferred embodiments are described below with reference to the drawings.

Erste AusführungsformFirst embodiment

Anhand der 1 bis 3 wird eine Erläuterung einer Auspumpvorrichtung 100 gemäß einer ersten Ausführungsform vorgenommen.Based on 1 to 3 will be an explanation of a pumping device 100 made according to a first embodiment.

Die Auspumpvorrichtung 100 ist aus einer Schrauben-Vakuumpumpe A als eine mechanische Zusatzpumpe und einer Schrauben-Vakuumpumpe B als eine Vor-Vakuumpumpe aufgebaut. In den Ausdrücken, wie sie hier verwendet sind, bedeutet "Haupt" eine "Zusatz-Schrauben-Vakuumpumpe" und "Unter" bedeutet eine "Vor-Schrauben-Vakuumpumpe".The pump-out device 100 is composed of a screw vacuum pump A as a mechanical auxiliary pump and a screw vacuum pump B as a pre-vacuum pump. In the terms as used herein, "main" means an "auxiliary screw vacuum pump" and "sub" means a "pre-screw vacuum pump".

Die Auspumpvorrichtung 100 weist einen Haupt-Schrauben-Rotor 120 (Schrauben-Rotor für die Zusatz-Schrauben-Vakuumpumpe) und einen Unter-Schrauben-Rotor 150 (Schrauben-Rotor für die Vor-Schrauben-Vakuumpumpe), der einen kleineren, äußeren Durchmesser als der Haupt-Schrauben-Rotor 120 besitzt, auf. Der Haupt-Schrauben-Rotor 120 ist aus einem positiven und negativen Schrauben-Rotor 120m und 120f gebildet und der Unter-Schrauben-Rotor 150 ist aus einem positiven und negativen Schrauben-Rotor 150m und 150f gebildet.The pump-out device 100 has a main screw rotor 120 (Screw rotor for the auxiliary screw vacuum pump) and one Sub-screw rotor 150 (Screw rotor for the pre-screw vacuum pump), which has a smaller outer diameter than the main screw rotor 120 owns, up. The main screw rotor 120 is made of a positive and negative screw rotor 120m and 120f formed and the sub-screw rotor 150 is made of a positive and negative screw rotor 150m and 150f educated.

Der Haupt-Schrauben-Rotor 120 ist innerhalb einer den Haupt-Rotor aufnehmenden Kammer 110b, die innerhalb eines Gehäuses 110 gebildet ist, aufgenommen. Genauer gesagt ist ein negativer Rotor 120f drehbar in dem Gehäuse 110 mittels der Lager 131, 132 und 133 gehalten, und ein positiver Rotor 120m ist drehbar in dem Gehäuse 110 durch die Lager 134, 135 und 136 gehalten. Hierbei verhindern die Dichtungen 137, 138, 139 und 140, dass Schmieröl der Lager 131, 132, 133, 134, 135 und 136 in die den Haupt-Rotor aufnehmende Kammer 110b leckagemäßig eintritt, ebenso wie sie verhindern, dass Fremdkörper von der den Haupt-Rotor aufnehmenden Kammer 110b in die Lager 131, 132, 133, 134, 135 und 136 eintritt, indem die Lager 131, 132, 133, 134, 135 und 136 von der den Haupt-Rotor aufnehmenden Kammer 110b getrennt sind.The main screw rotor 120 is within a main rotor receiving chamber 110b inside a case 110 is formed, recorded. More specifically, it is a negative rotor 120f rotatably in the housing 110 by means of bearings 131 . 132 and 133 held, and a positive rotor 120m is rotatable in the housing 110 through the camps 134 . 135 and 136 held. The seals prevent this 137 . 138 . 139 and 140 that lubricating oil of the bearings 131 . 132 . 133 . 134 . 135 and 136 in the main rotor receiving chamber 110b leakage occurs, as well as prevent foreign bodies from the main rotor receiving chamber 110b in the camps 131 . 132 . 133 . 134 . 135 and 136 enters by the camps 131 . 132 . 133 . 134 . 135 and 136 from the main rotor receiving chamber 110b are separated.

Der Unter-Schrauben-Rotor 150 ist in einer den Unter-Rotor aufnehmenden Kammer 110d, die innerhalb des Gehäuses 110 gebildet ist, aufgenommen. Genauer gesagt ist ein negativer Rotor 150f drehbar in dem Gehäuse 110 durch die Lager 161, 162 und 163 gehalten und eine positiver Rotor 150m ist drehbar in dem Gehäuse 110 durch die Lager 164, 165 und 166 gehalten. Hierbei verhindern die Dichtungen 167, 168, 169 und 170, dass Schmieröl der Lager 161, 162, 163, 164, 165 und 166 leckagemäßig in die den Unter-Rotor aufnehmende Kammer 110d eintritt, ebenso wie sie verhindern, dass Fremdkörper von der den Unter-Rotor aufnehmenden Kammer 110d in die Lager 161, 162, 163, 164, 165 und 166 eintritt, indem die Lager 161, 162, 163, 164, 165 und 166 von der den Unter-Rotor aufnehmenden Kammer 110d getrennt sind.The sub-bolt rotor 150 is in a sub-rotor receiving chamber 110d inside the case 110 is formed, recorded. More specifically, it is a negative rotor 150f rotatably in the housing 110 through the camps 161 . 162 and 163 held and a positive rotor 150m is rotatable in the housing 110 through the camps 164 . 165 and 166 held. The seals prevent this 167 . 168 . 169 and 170 that lubricating oil of the bearings 161 . 162 . 163 . 164 . 165 and 166 Leakage in the sub-rotor receiving chamber 110d as well as preventing foreign matter from entering the sub-rotor chamber 110d in the camps 161 . 162 . 163 . 164 . 165 and 166 enters by the camps 161 . 162 . 163 . 164 . 165 and 166 from the sub-rotor receiving chamber 110d are separated.

Hierbei ist das Volumen der Überführungskammer 150A auf der Abpumpseite für die Vor-Vakuumpumpe B so ausgelegt, dass es 1/5 oder geringer des Volumens der Überführungskammer 120A auf der Saugseite für die Zusatzpumpe A ist.Here is the volume of the transfer chamber 150A On the pump-down side for the pre-vacuum pump B designed so that it is 1/5 or less of the volume of the transfer chamber 120A on the suction side for the auxiliary pump A.

Eine Nenn-Pump-Geschwindigkeit (ein Wert des Gas-Überführungsvolumens pro Umdrehung einer Antriebswelle multipliziert mit der Drehgeschwindigkeit pro Zeiteinheit der Antriebswelle) der Schrauben-Vakuumpumpe B als die Vor-Vakuumpumpe beträgt 420 Li ter/min (eine bemessene Drehgeschwindigkeit von 4.500 U/min für einen Motor 173), und eine Nenn-Pump-Geschwindigkeit der Schrauben-Vakuumpumpe A als die mechanische Zusatzpumpe beträgt 8.500 L/min (eine bemessene Drehgeschwindigkeit von 6.800 U/min für einen Motor 143). Mit anderen Worten ist die Nenn-Pump-Geschwindigkeit der Vor-Vakuumpumpe B so ausgelegt, dass sie ungefähr 1/20 (ungefähr 1/13, wenn in das Verhältnis des Gas-Überführungsvolumens pro Umdrehung der Antriebswelle umgewandelt wird) der Nenn-Pump-Geschwindigkeit der Zusatzpumpe A ist. Auf diese Art und Weise ist die Nenn-Pump-Geschwindigkeit der Vor-Vakuumpumpe B kleiner als diejenige der Zusatzpumpe A, wobei das Volumen der abpumpseitigen Überführungskammer 150A für die Vor-Vakuumpumpe B, die sich in Verbindung mit der Atmosphäre befindet, entsprechend kleiner ist, wie dies in 3 dargestellt ist. Dementsprechend ist das Volumen der Überführungskammer 150A auf der Abpumpseite für die Vor-Vakuumpumpe B ausreichend kleiner als dasjenige der Überführungskammer 120A auf der Saugseite für die Zusatzpumpe A. Eine Beziehung zwischen einer rechten Endfläche der abpumpseitigen Überführungskammer 150A für die Vor-Vakuumpumpe B, die in Verbindung mit der Atmosphäre in 3 steht, und einer linken Endfläche der Abpumpöffnung 110e in 3 (eine Innenwand des Gehäuses) ist so ausgelegt, dass ein erforderlicher Abpumpkanalbereich sichergestellt wird, während das Volumen der abpumpseitigen Überführungskammer 150A, die in Verbindung mit der Atmosphäre steht, minimal ist. Genauer gesagt kann das Volumen der abpumpseitigen Überführungskammer 150A auf ungefähr 1/5 des Volumens der Überführungskammer 150B auf der Saugseite der Vor-Vakuumpumpe selbst verringert werden.A nominal pumping speed (a value of the gas transfer volume per revolution of a drive shaft multiplied by the rotational speed per unit time of the drive shaft) of the screw vacuum pump B as the pre-vacuum pump is 420 liters / min (a rated rotation speed of 4500 rpm). min for a motor 173 ), and a rated pumping speed of the screw vacuum pump A as the mechanical auxiliary pump is 8,500 L / min (a rated rotation speed of 6,800 rpm for an engine 143 ). In other words, the nominal pumping speed of the pre-vacuum pump B is designed to be about 1/20 (about 1/13 as converted into the ratio of the gas transfer volume per revolution of the drive shaft) of the nominal pumping rate. Speed of the auxiliary pump A is. In this way, the nominal pumping speed of the pre-vacuum pump B is smaller than that of the auxiliary pump A, wherein the volume of the pumping away transfer chamber 150A for the pre-vacuum pump B, which is in communication with the atmosphere, is correspondingly smaller, as in 3 is shown. Accordingly, the volume of the transfer chamber 150A on the Abpumpseite for the pre-vacuum pump B sufficiently smaller than that of the transfer chamber 120A on the suction side for the auxiliary pump A. A relationship between a right end surface of the pumping-side transfer chamber 150A for the pre-vacuum pump B, which in conjunction with the atmosphere in 3 stands, and a left end surface of the Abpumpöffnung 110e in 3 (An inner wall of the housing) is designed so that a required Abpumpkanalbereich is ensured while the volume of the pump-out transfer chamber 150A , which is in connection with the atmosphere, is minimal. More specifically, the volume of the pump-out transfer chamber 150A to about 1/5 of the volume of the transfer chamber 150B be reduced on the suction side of the pre-vacuum pump itself.

Die Haupt-Rotor-Aufnahmekammer 110b ist an einem Wandbereich des Gehäuses 110 gebildet und steht in Verbindung mit der Außenseite des Gehäuses 110 über eine Saugöffnung 110a, um das komprimierte Fluid von der Außenseite des Gehäuses 110 in die Innenseite des Gehäuses 110 anzusaugen. Die Haupt-Rotor-Aufnahmekammer 110b und die Unter-Rotor-Aufnahmekammer 110d stehen über einen Verbindungskanal 110c, der innerhalb des Gehäuses 110 gebildet ist, in Verbindung. Die Unter-Rotor-Aufnahmekammer 110d ist an einem Wandbereich des Gehäuses 110 gebildet und steht mit der Außenseite des Gehäuses 110 über eine Abpumpöffnung 110e, um das komprimierte Fluid von der Innenseite des Gehäuses 110 zu der Außenseite des Gehäuses 110 abzupumpen, in Verbindung. Hierbei steht die Saugöffnung 110a mit der evakuierten Kammer, die ein festgelegtes Volumen aufweist, die nicht dargestellt ist, in Verbindung, und die Abpumpöffnung 110e steht mit der Atmosphäre in Verbindung.The main rotor receiving chamber 110b is on a wall area of the housing 110 formed and communicates with the outside of the housing 110 via a suction opening 110a to remove the compressed fluid from the outside of the housing 110 in the inside of the case 110 to suck. The main rotor receiving chamber 110b and the sub rotor receiving chamber 110d stand over a connection channel 110c inside the case 110 is formed, in connection. The sub rotor receiving chamber 110d is on a wall area of the housing 110 formed and stands with the outside of the housing 110 via a pump-down opening 110e to get the compressed fluid from the inside of the case 110 to the outside of the case 110 pump off, in conjunction. Here is the suction opening 110a with the evacuated chamber having a fixed volume, not shown, in communication and the pumping port 110e is in contact with the atmosphere.

An einem Endbereich des positiven und negativen Rotors 120m und 120f für den Haupt-Schrauben-Rotor 120 sind Zeitsteuerzahnräder 141 und 142 zum Drehen eines Rotors zusammen mit der Drehung des anderen Rotors so befestigt, dass sie zueinander passen. Weiterhin ist, an einem Endbereich eines positiven Rotors 120m, ein Haupt-Rotor 143 integral verbunden.At one end of the positive and negative rotor 120m and 120f for the main screw rotor 120 are timing gears 141 and 142 for rotating one rotor together with the rotation of the other rotor fixed so as to mate with each other. Furthermore, at an end portion of a positive rotor 120m , a main rotor 143 integrally connected.

An einem der Endbereiche des positiven und negativen Rotors 150m und 150f für den Unter-Schrauben-Rotor 150 sind Zeitsteuerzahnräder 171 und 172 zum Drehen eines Rotors zusammen mit der Drehung des anderen Rotors so befestigt, dass sie zueinander passen. Weiterhin ist, an einem Endbereich eines negativen Rotors 150f, ein Unter-Motor 173 integral verbunden.At one of the end regions of the positive and negative rotor 150m and 150f for the sub-bolt rotor 150 are timing gears 171 and 172 for rotating one rotor together with the rotation of the other rotor fixed so as to mate with each other. Furthermore, at an end portion of a negative rotor 150f , a sub engine 173 integrally connected.

Das Gehäuse 110 ist durch ein erstes Haupt-Gehäuseelement 111, ein zweites Haupt-Gehäuseelement 112, ein drittes Haupt-Gehäuseelement 113, ein viertes Haupt-Gehäuseelement 114, ein erstes Unter-Gehäuseelement 115, ein zweites Unter-Gehäuseelement 116, ein drittes Unter-Gehäuseelement 117 und ein viertes Unter-Gehäuseelement 118 aufgebaut.The housing 110 is through a first main housing element 111 , a second main housing element 112 , a third main housing element 113 , a fourth main housing element 114 , a first sub-housing element 115 , a second sub-housing element 116 , a third sub-housing element 117 and a fourth sub-housing element 118 built up.

Der positive und der negative Hauptseiten-Rotor 120m, 120f besitzen ein Schrauben-Zahnverhältnis von 5 zu 6, und der positive und der negative Unterseiten-Rotor 150m, 150f besitzen auch ein Schrauben-Zahnverhältnis von 5 zu 6. Die Zahl von Schrauben-Windungen für den positiven und negativen Hauptseiten-Rotor 120m, 120f beträgt eins ("die Zahl von Windungen 1", wie sie hier angeführt ist, bedeutet die Zahl von Windungen für die positive Schraube 120f (die Zahl der Zähne beträgt 6), wobei "die Zahl von Windungen" die Zahl von Windungen der Schraube bedeutet, die mehr Zähne dann besitzt, wenn die positive und die negative Schraube unterschiedliche Anzahlen von Zähnen haben), und die Anzahl von Schrauben-Windungen für sowohl den positiven als auch den negativen Unterseiten-Rotor 150m und 150f beträgt fünf. Der Schrauben-Steigungswinkel des negativen Hauptseiten-Rotors 120f beträgt ungefähr 45 Grad, und der Schrauben-Steigungswinkel des negativen Unterseiten-Rotors 150f beträgt ungefähr 12 Grad.The positive and negative main-side rotor 120m . 120f have a screw tooth ratio of 5 to 6, and the positive and negative bottom rotor 150m . 150f also have a screw tooth ratio of 5 to 6. The number of screw turns for the positive and negative main side rotor 120m . 120f is one ("the number of turns 1" as stated here means the number of turns for the positive screw 120f (the number of teeth is 6), where "the number of turns" means the number of turns of the screw, which has more teeth when the positive and the negative screw have different numbers of teeth), and the number of screws Windings for both the positive and negative bottom rotor 150m and 150f is five. The helical pitch angle of the negative main-side rotor 120f is about 45 degrees, and the helical pitch angle of the negative bottom rotor 150f is about 12 degrees.

Hierbei ist die Anzahl von Schrauben-Windungen für den positiven und den negativen Hauptseiten-Rotor 120m, 120f im Wesentlichen eins, oder so, dass zumindest eine Gas-Überführungskammer (z.B. eine geschlossene Kammer in einem Kompressionsvorgang, wie dies bei 120B in 3 angezeigt ist), die sich in Verbindung mit weder der Saugöffnung 110a noch mit der Abpumpöffnung 110c befindet, gebildet ist. Dies kommt daher, dass die Zusatzpumpe A in dieser Ausführungsform kein Erfordernis einer besseren Dichteigenschaft aufgrund der Beziehung zwischen der Nenn-Pump-Geschwindigkeit der Vor-Vakuumpumpe B und der Dichteigenschaft besitzt.Here, the number of helical turns is for the positive and negative main side rotors 120m . 120f essentially one, or so that at least one gas transfer chamber (eg, a closed chamber in a compression process, as in the case of 120B in 3 displayed), which in conjunction with neither the suction port 110a still with the Abpumpöffnung 110c is formed. This is because the auxiliary pump A in this embodiment has no requirement of a better sealing property due to the relationship between the rated pumping speed of the pre-vacuum pump B and the sealing property.

Die Betriebsweise der Auspumpvorrichtung 100 gemäß dieser Ausführungsform wird nachfolgend beschrieben.The operation of the pumping device 100 according to this embodiment will be described below.

Zuerst wird eine Erläuterung für einen Fall angegeben, bei dem das Gas innerhalb eines ausgepumpten Behälters (nicht dargestellt) durch die Vor-Schrauben-Vakuumpumpe B abgepumpt wird, bis der Druck innerhalb des ausgepumpten Behälters von nahe Atmosphärendruck auf ungefähr 13.300 Pa verringert ist.First will be an explanation for one Case indicated, in which the gas within a pumped out container (not shown) is pumped through the pre-screw vacuum pump B until the pressure within the evacuated vessel of near atmospheric pressure at about 13,300 Pa is reduced.

Der positive und der negative Rotor 150m, 150f werden durch Antreiben des Unter-Motors 173 so gedreht, dass das Gas innerhalb der ausgepumpten Kammer ausgepumpt wird. Dann wird das Gas innerhalb der evakuierten Kammer durch die Saugöffnung 110a der Zusatzpumpe A und über die Zusatzpumpe A und den Verbindungskanal 110c durch die Vor-Vakuumpumpe A gesaugt und über die Abpumpöffnung 110e an die Atmosphäre abgepumpt.The positive and the negative rotor 150m . 150f be by driving the sub engine 173 rotated so that the gas is pumped out within the pumped out chamber. Then the gas inside the evacuated chamber through the suction port 110a the auxiliary pump A and the auxiliary pump A and the connecting channel 110c sucked through the pre-vacuum pump A and the Abpumpöffnung 110e pumped out to the atmosphere.

Wenn der Druck auf der Saugseite der Zusatz-Schrauben-Vakuumpumpe A unterhalb von ungefähr 13.300 Pa abfällt, wird damit begonnen, die Zusatzpumpe A anzutreiben, während die Drehung der Rotoren 150m, 150f für die Vor-Schrauben-Vakuumpumpe B beibehalten wird. Das bedeutet, dass der positive und der negative Rotor 120m und 120f dazu gebracht werden, dass sie sich drehen, indem der Haupt-Motor 143 angetrieben wird, so dass das Gas innerhalb der evakuierten Kammer, das verdünnt worden ist, zu der Vor-Vakuumpumpe B überführt und abgepumpt wird. Die Vor-Vakuumpumpe B überführt und komprimiert weiterhin das Gas, das von der Zusatzpumpe A überführt ist und über die Abpumpöffnung 110a an die Atmosphäre abgepumpt wird. Auf diese Art und Weise wird der Druck in dem evakuierten Behälter auf den Enddruck verringert.When the pressure on the suction side of the auxiliary screw vacuum pump A falls below about 13,300 Pa, it starts to drive the auxiliary pump A, while the rotation of the rotors 150m . 150f is maintained for the pre-screw vacuum pump B. This means that the positive and the negative rotor 120m and 120f be made to turn by the main engine 143 is driven so that the gas within the evacuated chamber, which has been diluted, is transferred to the pre-vacuum pump B and pumped out. The pre-vacuum pump B further transfers and compresses the gas transferred from the booster pump A and the pump down port 110a is pumped out to the atmosphere. In this way, the pressure in the evacuated container is reduced to the final pressure.

Hierbei reicht es, da die Zusatzpumpe A das Gas, das einen niedrigen Druck besitzt, abpumpt, aus, dass die Antriebskraft, die dazu erforderlich ist, die Zusatzpumpe A anzutreiben, klein ist, und der Antriebsmotor kann eine kleine Kapazität haben.in this connection It is enough, because the auxiliary pump A, the gas, the low pressure possesses, pumps off, that the driving force required to do so is to power the auxiliary pump A is small, and the drive motor can be a small capacity to have.

Die Vakuumpumpe 100 ist so ausgelegt, dass die Nenn-Pump-Geschwindigkeit der Schrauben-Vakuumpumpe B als die Vorvakuum-Pumpe 420 L/min beträgt (eine bemessene Drehgeschwindigkeit von 4.500 U/min für den Motor 173) und dass die Nenn-Pump-Geschwindigkeit der Schrauben-Vakuumpumpe A als die Zusatzpumpe 8.500 L/min beträgt (eine bemessene Drehgeschwindigkeit von 6.800 U/min für den Motor 143). Das bedeutet, dass, da die Nenn-Pump-Geschwindigkeit der Vor-Vakuumpumpe B so ausgelegt ist, dass sie ungefähr 1/20 derjenigen der Zusatzpumpe A beträgt, die Antriebskraft aufgrund eines differenziellen Drucks kleiner sein kann als herkömmlich und dass die Energieeffektivität dann verbessert werden kann, wenn der Druck auf der Saugseite den Enddruck erreicht hat oder ein bestimmter Grad eines Vakuums wird.The vacuum pump 100 is designed so that the nominal pumping speed of the screw vacuum pump B as the fore-vacuum pump is 420 L / min (a rated rotation speed of 4500 rpm for the motor 173 ) and that the rated pumping speed of the screw vacuum pump A as the booster pump is 8,500 L / min (a rated rotation speed of 6,800 rpm for the engine 143 ). That is, since the rated pumping speed of the pre-vacuum pump B is designed to be about 1/20 of that of the auxiliary pump A, the driving force due to a differential pressure may be smaller than conventional and that the energy ref fektivität can be improved if the pressure on the suction side has reached the final pressure or a certain degree of vacuum.

Auf diese Art und Weise wird, für ein besseres Verständnis der Auspumpvorrichtung dieser Ausführungsform, die die Verbesserung in der Energieeffektivität, und den kompakten Aufbau der Vorrichtung ermöglicht, nun eine Erläuterung einer Roots-Vakuumpumpe, die bei einer mechanischen Zusatzpumpe als Vergleich angewandt wird, vorgenommen.On this way will, for a better understanding the pumping device of this embodiment, the improvement in energy efficiency, and the compact structure of the device allows now an explanation a Roots vacuum pump, which in a mechanical auxiliary pump as Comparison is made.

Wenn die Roots-Vakuumpumpe für die Zusatzpumpe verwendet wird, muss die Pump-Geschwindigkeit der Vor-Vakuumpumpe erhöht werden, da die Roots-Vakuumpumpe ein kleines Kompressionsverhältnis (Verhältnis des Drucks der Abpumpseite zu dem Druck der Saugseite) von ungefähr 10 bis 1 besitzt. Zum Beispiel wird, unter Betrachtung einer Zusatzpumpe, die eine Pump-Geschwindigkeit von 4.000 L/min besitzt, wenn der Druck auf der Saugseite 1 Pa beträgt, wenn ein Gas unter 4.000 Pa·L/min von der Saugöffnung der Zusatzpumpe in dem Zustand fließt, bei dem der Druck der Saugseite der Zusatzpumpe 1 Pa beträgt, der Druck an der Abpumpöffnung der Zusatzpumpe ungefähr 10 Pa aufgrund der Beziehung des Kompressionsverhältnisses. Demzufolge ist für die Vor-Vakuumpumpe bei diesem System erforderlich, dass sie eine Pump-Geschwindigkeit von 400 L/min oder größer besitzt, wenn der Druck der Saugöffnung ungefähr 10 Pa beträgt, und dass sie eine Pumpe mit großer Kapazität wird, da die Nenn-Pump-Geschwindigkeit 1.000 L/min oder größer beträgt. Zum Beispiel werden in dem Fall einer Verwendung einer Schraubenpumpe die Nut, der Durchmesser und die Länge der Schraube erhöht. Mit anderen Worten werden A1 und L1 in dem vorstehenden Ausdruck (2) erhöht. Auf diese Art und Weise wird, wenn die Vor-Vakuumpumpe eine große Kapazität besitzt, der Energieverbrauch (abgeleitet von dem Ausdruck (2)) aufgrund des differenziellen Drucks natürlich auch erhöht.If the Roots vacuum pump for The auxiliary pump used must have the pumping speed of the pre-vacuum pump elevated because the Roots vacuum pump has a small compression ratio (ratio of The pressure of the pumping side to the pressure of the suction side) of about 10 to 1 has. For example, considering an auxiliary pump, which has a pumping speed of 4,000 L / min when the Pressure on the suction side is 1 Pa if a gas is below 4,000 Pa · L / min of the suction opening the booster pump flows in the state where the pressure of the suction side the additional pump is 1 Pa, the pressure at the pumpdown opening the auxiliary pump about 10 Pa due to the relationship of the compression ratio. As a result, is for the pre-vacuum pump This system requires a pump speed of 400 L / min or greater, when the pressure of the suction opening approximately 10 Pa, and that she has a big pump capacity because the nominal pumping speed is 1,000 L / min or greater. To the Example will be in the case of using a screw pump the groove, the diameter and the length of the screw increases. With in other words, A1 and L1 in the above expression (2) elevated. In this way, if the pre-vacuum pump has a large capacity, the energy consumption (derived from the expression (2)) due of differential pressure, of course also increased.

Im Gegensatz dazu ergaben, wenn eine Schrauben-Vakuumpumpe für die Zusatzpumpe verwendet wurde, die Experimente, dass das Kompressionsverhältnis 1 bis 100 oder mehr in den Zwischen- und Hochvakuumbereichen betrug und sehr groß war. Hierdurch kann, unter denselben Bedingungen wie vorstehend (unter Betrachtung einer Zusatzpumpe, die eine Pump-Geschwindigkeit von 4.000 L/min besaß, wenn der Druck auf der Saugseite 1 Pa betrug, ein Gas unter einer Rate von 4.000 Pa·L/min von der Saugöffnung der Zusatzpumpe in dem Zustand floss, bei dem Druck der Saugseite der Zusatzpumpe 1 Pa betrug) der Druck der Abpumpseite bis zu 100 Pa hoch sein, wenn die Schrauben-Vakuumpumpe für die Zusatzpumpe verwendet wird. Demzufolge kann die Vor-Vakuumpumpe in diesem System eine Pump-Geschwindigkeit bis zu ungefähr 40 L/min gering haben, wenn der Druck an der Saugöffnung 100 Pa beträgt, und kann auch eine kleine Nenn-Pump-Geschwindigkeit haben. Dementsprechend kann das Gas-Übertragungsvolumen der Vor-Schrauben-Vakuumpumpe ausreichend klein sein. Auf diese Art und Weise können, wenn das Übertragungsvolumen der Vor-Vakuumpumpe verringert werden kann, die Nut, der Durchmesser und die Länge der Schraube natürlich verringert werden, nämlich A1 und L1 in dem vorstehenden Ausdruck (2) können so verringert werden, dass der Energieverbrauch aufgrund eines differenziellen Drucks wesentlich verringert werden kann.in the Contrary to this, when a screw vacuum pump for the auxiliary pump was used, the experiments that the compression ratio 1 to 100 or more in the intermediate and high vacuum ranges and was very big. This may, under the same conditions as above (under Considering a booster pump that has a pumping speed of 4,000 L / min, when the pressure on the suction side was 1 Pa, a gas below one Rate of 4,000 Pa · L / min of the suction opening the booster pump flowed in the state at the pressure of the suction side the additional pump was 1 Pa) the pressure of the pumping side up to 100 Pa be high when the screw vacuum pump for the Auxiliary pump is used. As a result, the pre-vacuum pump can be in this System have a pumping speed up to about 40 L / min low, if the pressure at the suction opening 100 Pa is, and may also have a small nominal pumping speed. Accordingly can the gas transfer volume the pre-screw vacuum pump be sufficiently small. To this Way, if the transfer volume the pre-vacuum pump can be reduced, the groove, the diameter and the length the screw, of course be reduced, namely A1 and L1 in the above expression (2) can thus be reduced that energy consumption due to a differential pressure can be significantly reduced.

Hierbei ist, je geringer die Nenn-Pump-Geschwindigkeit der Vor-Schraubenpumpe B in Bezug auf die Nenn-Pump-Geschwindigkeit der Zusatz-Schraubenpumpe A ist, desto geringer der Energieverbrauch. Allerdings ist, wenn die Nenn-Pump-Geschwindigkeit der Vor-Vakuumpumpe zu klein ist, eine Unannehmlichkeit dahingehend vorhanden, dass die Abpumpzeit in einer Übergangsperiode dort länger ist, wo der ausgepumpte Behälter von Atmosphärendruck auf den Enddruck abgepumpt wird. Dementsprechend liegt, im Hinblick auf sowohl den Energieverbrauch als auch die Auspumpzeit, die Nenn-Pump- Geschwindigkeit der Vor-Vakuumpumpe B vorzugsweise bei 1/5 bis 1/100 der Nenn-Pump-Geschwindigkeit der Zusatzpumpe A.in this connection is, the lower the nominal pumping speed of the pre-screw pump B with respect to the nominal pumping speed of the additional screw pump A is, the lower the energy consumption. However, if the nominal pumping speed of the pre-vacuum pump is too small, there is an inconvenience in that the pumping time in a transition period longer there is where the pumped container of atmospheric pressure is pumped to the final pressure. Accordingly, with regard to on both the power consumption and the pump down time, the nominal pumping speed of the pre-vacuum pump B preferably at 1/5 to 1/100 of the nominal pumping speed of the auxiliary pump A.

Auf diese Art und Weise kann, da die Nenn-Pump-Geschwindigkeit der Vor-Schrauben-Pumpe B ausreichend verringert wird, der äußere Durchmesser der Schraube verringert werden. Dementsprechend kann, da die Variationen des Freiraums aufgrund einer thermischen Expansion, die radial entwickelt wird, weniger signifikant sind, der radiale Freiraum weiter verringert werden. Als eine Folge ist der gesamte Leckageraum für Gas klein, und die Dichteigenschaft kann verbessert werden. Deshalb ist bei der Vor-Schraubenpumpe B kein Bedarf vorhanden, die Anzahl von Schrauben-Windungen zu erhöhen, um die Dichteigenschaften zu verbessern. Auch kann die axiale Länge verringert werden. Weiterhin wird, gerade dann, wenn die Anzahl von Schrauben-Windungen für die Zusatzpumpe A verringert wird und der Freiraum zwischen der Schraube und dem Gehäuse von einer schlechten Präzision ist, ein hoher Grad eines Vakuums erreicht werden, und die axiale Länge der Zusatz-Schraubenpumpe A kann verringert werden.On This way, since the rated pumping speed of the pre-screw pump B is sufficient is reduced, the outer diameter the screw can be reduced. Accordingly, since the variations of the clearance due to a thermal expansion that develops radially is less significant, the radial clearance is further reduced become. As a result, the entire gas leakage space is small, and the sealing property can be improved. That's why the pre-screw pump B no need exists, the number of screw turns to increase, to improve the sealing properties. Also, the axial length can be reduced become. Furthermore, even if the number of screw turns for the Auxiliary pump A is reduced and the clearance between the screw and the housing from a bad precision is to achieve a high degree of vacuum, and the axial Length of Additional screw pump A can be reduced.

Hierbei beträgt, im Hinblick auf das Endvakuum und die axiale Länge, die Anzahl von Schrauben-Windungen für die positive und die negative Schraube 120m, 120f in der Zusatz-Schraubenpumpe A im Wesentlichen eins, oder so, dass zumindest eine Gasüberführungs-Kammer, die in Verbindung mit weder der Saugöffnung nach der Abpumpöffnung der Zusatzpumpe steht, gebildet wird. Die Anzahl von Schrauben-Windungen für die Schraube 150m, 150f in der Vor-Schraubenpumpe B sollte größer in Bezug auf die Dichteigenschaft gemäß der vorliegenden Lehre sein.Here, in terms of the final vacuum and the axial length, the number of helical turns for the positive and the negative screw 120m . 120f in the auxiliary screw pump A is substantially one, or so that at least one gas transfer chamber, in conjunction with neither the suction port after the pumpdown opening the auxiliary pump is formed. The number of screw turns for the screw 150m . 150f in the pre-screw pump B should be larger with respect to the sealing property according to the present teaching.

Auf diese Art und Weise wird, da die axiale Länge der Zusatzpumpe A verringert werden kann, die axiale Länge nicht übermäßig, auch dann nicht, wenn der Schrauben-Steigungswinkel für die Zusatzpumpe A erhöht wird, um den Strömungsleiterwert zu erhöhen.On this way, as the axial length of the auxiliary pump A decreases can be, the axial length not overly, too then not if the screw pitch angle for the Booster pump A increases becomes the flow conductor value to increase.

Hierbei beträgt der Steigungswinkel der negativen Schraube 120f in der Zusatz-Schraubenpumpe A vorzugsweise ungefähr 30 bis 60 Grad, um es einfacher für die Gasmoleküle auf der Saugseite zu machen, in die Schraubennut einzudringen. Insbesondere beträgt, um den Nebeneffekt der Gasmoleküle auf der Saugseite mit der Zahnschraubenfläche zu unterstützen, der Steigungswinkel der negativen Schraube 120f vorzugsweise nahezu 45 Grad. Der Steigungswinkel der negativen Schraube 150f in der Vor-Schraubenpumpe B wird nicht notwendigerweise erhöht und kann ungefähr 8 bis 15 Grad im Hinblick auf die Bearbeitung und die axiale Länge betragen.Here, the pitch angle of the negative screw 120f in the auxiliary screw pump A, preferably about 30 to 60 degrees to make it easier for the gas molecules on the suction side to penetrate into the screw groove. In particular, in order to promote the side effect of the gas molecules on the suction side with the toothed screw surface, the pitch angle of the negative screw 120f preferably almost 45 degrees. The pitch angle of the negative screw 150f in the pre-screw pump B is not necessarily increased and may be about 8 to 15 degrees in terms of machining and the axial length.

Da die Schrauben-Vakuumpumpe mit einem einfachen Aufbau als die Vor-Vakuumpumpe eingesetzt wird, ist der Absaugkanal einfacher und kürzer. Dementsprechend ist es unwahrscheinlich, dass Reaktionsprodukte in dem Absaugkanal anhaften, und auch wenn sie anhaften oder zusammenkleben, können sie entfernt werden, und eine einfache Wartung wird erreicht.There the screw vacuum pump with a simple construction as the pre-vacuum pump is used, the suction is easier and shorter. Accordingly It is unlikely that reaction products in the suction channel they can adhere, and even if they cling or stick together, they can be removed, and easy maintenance is achieved.

In der Auspumpvorrichtung 100 dieser Ausführungsform können, da die Drehachse des Haupt-Schrauben-Rotors 120 unterschiedlich zu der Drehachse des Unter-Schrauben-Rotors 150 ist, deren Rotoren mit einem größeren Freiheitsgrad als das herkömmliche Beispiel, wie dies in 11 dargestellt ist, ausgelegt werden. Dementsprechend lässt der Haupt-Schrauben-Rotor 120 zu, dass die Schraube einen großen, äußeren Durchmesser besitzt, und dass die Steigung so ausgelegt werden kann, dass der Saugströmungleitwert erhöht werden kann. Auch lässt der Unter-Schrauben-Rotor 150 zu, dass die Schraube einen kleinen, äußeren Durchmesser und einen Steigungswinkel θ1 so geeignet für eine Maschinenbearbeitung ausgelegt besitzt, dass die Antriebskraft aufgrund eines differenziellen Drucks klein sein kann, nämlich die Überführungskammer 150A auf der Absaugseite kann eine geringe Kapazität haben, und, im Hinblick auf die Dichteigenschaft, können eine gute Bearbeitbarkeit und Drehbalance erreicht werden.In the pump-out device 100 of this embodiment, since the rotation axis of the main screw rotor 120 different from the rotational axis of the sub-bolt rotor 150 is whose rotors with a greater degree of freedom than the conventional example, as shown in 11 is shown to be interpreted. Accordingly, the main screw rotor leaves 120 to that the screw has a large, outer diameter, and that the slope can be designed so that the Saugströmungleitwert can be increased. Also leaves the sub-screw rotor 150 in that the screw has a small outer diameter and a pitch angle θ1 designed so as to be suitable for machining, that the driving force due to a differential pressure may be small, namely the transfer chamber 150A on the suction side can have a small capacity, and in view of the sealing property, good machinability and rotational balance can be achieved.

Zweite AusführungsformSecond embodiment

Unter Bezugnahme auf die 4 bis 8 wird eine Erläuterung einer Auspumpvorrichtung 300 gemäß einer zweiten Ausführungsform vorgenommen.With reference to the 4 to 8th will be an explanation of a pumping device 300 made according to a second embodiment.

Die Punkte, die im Wesentlichen unterschiedlich gegenüber der ersten Ausführungsform sind, werden hier nur beschrieben, allerdings wird derselbe Aufbau wie bei der ersten Ausführungsform nicht nochmals beschrieben.The Points that are essentially different from the first embodiment, are described here only, however, the same structure as not in the first embodiment described again.

In der Auspumpvorrichtung 300 gemäß der zweiten Ausführungsform, wie sie in 4 dargestellt ist, sind der positive und der negative Schrauben-Rotor 320m und 320f der Zusatzpumpe A in einer freitragenden Form aufgebaut, bei der eine Rückdiffusion eines La gerschmieröls in die Vakuumkammer durch Verzichten auf die Lager und die Öldichtungen auf der Saugseite beseitigt werden kann, und der Saugströmleitungswert kann verbessert werden, ohne den Kanal zu blockieren, in den hinein das Gas fließt.In the pump-out device 300 according to the second embodiment as shown in 4 are shown are the positive and the negative screw rotor 320m and 320f the booster pump A is constructed in a cantilevered form in which a back diffusion of a La gerschmieröls in the vacuum chamber can be eliminated by dispensing with the bearings and the oil seals on the suction side, and the Saugströmleitungswert can be improved without blocking the channel into which the gas flows.

Das Zahnverhältnis der Schraube für den positiven und den negativen Schrauben-Rotor 320m und 320f in der Zusatzpumpe A ist so ausgelegt, dass es 3 bis 4 beträgt, und die Anzahl von Schrauben-Windungen beträgt eins, wie dies in 5 dargestellt ist. Andererseits ist das Verhältnis der Zähne der Schraube für den positiven und den negativen Schrauben-Rotor 350m und 350f so ausgelegt, dass es 1 zu 1 ist, und die Zahl von Schrauben-Windungen beträgt 5, wie dies in 6 dargestellt ist.The tooth ratio of the screw for the positive and the negative screw rotor 320m and 320f in the booster pump A is designed to be 3 to 4, and the number of screw turns is one, as in 5 is shown. On the other hand, the ratio of the teeth of the screw for the positive and the negative screw rotor 350m and 350f designed so that it is 1 to 1, and the number of screw turns is 5, as in 6 is shown.

Die Nenn-Pump-Geschwindigkeit für die Vor-Vakuumpumpe B beträgt ungefähr 1/20 der Nenn-Pump-Geschwindigkeit der Zusatzpumpe A, wie in der ersten Ausführungsform. Die Betriebsweise der Auspumpvorrichtung 300 gemäß der zweiten Ausführungsform ist dieselbe wie in der ersten Ausführungsform.The rated pumping speed for the pre-vacuum pump B is about 1/20 of the rated pumping speed of the auxiliary pump A, as in the first embodiment. The operation of the pumping device 300 according to the second embodiment is the same as in the first embodiment.

Hier werden nun nachfolgend die bevorzugten Betriebsverfahren zum Betreiben der Auspumpvorrichtung 300 gemäß der zweiten Ausführungsform (oder ähnlich der ersten Ausführungsform) nachfolgend beschrieben.Here will now be the preferred operating methods for operating the pump-out device 300 according to the second embodiment (or similar to the first embodiment) described below.

(Betriebsverfahren 1)(Operating Procedure 1)

7 stellt die Beziehung zwischen dem Druck an der Saugöffnung 110a und der Pump-Geschwindigkeit in der Auspumpvorrichtung 300 dar. Die Vor-Vakuumpumpe B wird nur in einem Bereich Y in der Figur betrieben. Die Pump-Geschwindigkeit in diesem Bereich ist gleich zu der Pump-Geschwindigkeit der Vor-Vakuumpumpe B. Wenn der Druck der Saugöffnung 110a ungefähr 1.000 Pa erreicht hat, wird der Betrieb der Zusatzpumpe A begonnen. Dann kann die Pump-Geschwindigkeit der Auspumpvorrichtung 300 dieselbe Pump-Geschwindigkeit wie diejenige der Zusatzpumpe A werden. Wenn die Auspumpvorrichtung für Halbleiter verwendet wird, wird, da der erforderliche Betriebsbereich ungefähr 1 bis 1.000 Pa beträgt, die Vor-Vakuumpumpe nur dazu verwendet, gegen Atmosphärendruck bis ungefähr 1.000 Pa abzupumpen, um den Umfang des Energieverbrauchs gering zu halten. 7 represents the relationship between the pressure at the suction port 110a and the pumping speed in the pump-out device 300 The pre-vacuum pump B is operated only in a region Y in the figure. The pumping speed in this range is equal to the pumping speed of the pre-vacuum pump B. When the pressure of the suction port 110a has reached about 1,000 Pa the operation of the auxiliary pump A is started. Then the pumping speed of the pump-out device 300 same pumping speed as that of the auxiliary pump A. When the semiconductor pumping apparatus is used, since the required operating range is about 1 to 1,000 Pa, the pre-vacuum pump is only used to pump against atmospheric pressure to about 1,000 Pa in order to minimize the amount of power consumption.

(Betriebsverfahren 2)(Operating procedure 2)

Die Verbrauchs-Antriebskraft W sowohl des positiven als auch des negativen Rotors in der Schrauben-Vakuumpumpe ist gegeben durch W = a × T × Nwie dies in dem allgemeinen Ausdruck (1), der zuvor beschrieben ist, dargestellt ist. Anhand dieses Ausdrucks kann festgestellt werden, dass, durch Auslegen der Nenn-Pump-Geschwindigkeit der Vor-Vakuumpumpe B so, dass sie kleiner als diejenige der Zusatzpumpe A ist, die Drehgeschwindigkeiten N sowohl des positiven als auch des negativen Rotors verringert werden, um so weiterhin die Verbrauchs-Antriebskraft W in dem Zustand zu verringern, bei dem das Drehmoment T bereits klein ist. Demzufolge wird nachfolgend beschrieben, wie die Drehgeschwindigkeit N zu verringern ist, während vollständig die Auspumpfähigkeit der Auspumpvorrichtung 300 in dieser Ausführungsform beibehalten wird.The consumption driving force W of both the positive and negative rotors in the screw vacuum pump is given by W = a × T × N as shown in the general expression (1) described above. From this expression, it can be stated that by setting the rated pumping speed of the pre-vacuum pump B to be smaller than that of the auxiliary pump A, the rotational speeds N of both the positive and negative rotors are reduced Further, to reduce the consumption driving force W in the state where the torque T is already small. Accordingly, how the rotational speed N is to be decreased while fully the pumping ability of the pump-out device will be described below 300 is maintained in this embodiment.

8 stellt die Beziehung zwischen der Drehgeschwindigkeit des positiven Rotors 320m und dem Druck der Saugöffnung 110a dar, wenn sich die Zusatz-Schraubenpumpe A bei dem Enddruck befindet. Wie anhand dieser Ansicht zu sehen ist, wird, an dem Enddruck, der Saugdruck auch dann nicht geändert, wenn die Drehgeschwindigkeit von dem Punkt P zu dem Punkt Q verringert wird. Anhand dieser Beziehung kann festgestellt werden, dass die Drehgeschwindigkeit an dem Punkt Q so eingesetzt werden kann, um den Enddruck beizubehalten. 8th represents the relationship between the rotational speed of the positive rotor 320m and the pressure of the suction opening 110a when the auxiliary screw pump A is at the final pressure. As can be seen from this view, at the final pressure, the suction pressure is not changed even when the rotational speed is reduced from the point P to the point Q. From this relationship, it can be noted that the rotational speed at the point Q can be set so as to maintain the final pressure.

9 stellt die Beziehung zwischen der Drehgeschwindigkeit des positiven Rotors 320m und dem Druck der Saugöffnung 110a in einem Zustand, bei dem ein Gas unter 0,1 SLM (Standard-Liter pro Minute) zu der Seite der Saugöffnung 110a in der Zusatz-Schraubenpumpe A fließt, dar. Anhand dieser Darstellung kann festgestellt werden, dass die Drehgeschwindigkeit von dem Punkt R zu dem Punkt S in dem Zustand verringert werden kann, bei dem eine kleine Menge an Gas zu der Saugöffnung 110a fließt, und zwar in derselben Art und Weise, wie dies zuvor beschrieben ist. 9 represents the relationship between the rotational speed of the positive rotor 320m and the pressure of the suction opening 110a in a condition where a gas is below 0.1 SLM (standard liters per minute) to the side of the suction port 110a In the supplementary screw pump A, it can be seen that the rotational speed can be reduced from the point R to the point S in the state where a small amount of gas is supplied to the suction port 110a flows, in the same manner as described above.

Anhand der vorstehenden Beschreibung kann festgestellt werden, dass die optimale Drehgeschwindigkeit entsprechend dem Druckzustand an der Saugöffnung 110a vorhanden ist. Die Drehgeschwindigkeit ist notwendig, um eine Pumpgeschwindigkeit beizubehal ten, die geeignet ist, um vollständig eine Menge an Gas, das von der Vor-Vakuumpumpe B leckagemäßig in die Zusatzpumpe eintritt, und eine Menge an Gas, die durch die Saugöffnung 110a in die Zusatzpumpe A leckagemäßig eintritt, abzupumpen. Dementsprechend steuert die Zusatzpumpe A die Drehgeschwindigkeit entsprechend dem Druck an der Saugöffnung 110a, so dass der Energieverbrauch unter jedem Druckzustand minimal sein kann.From the above description, it can be determined that the optimum rotational speed corresponding to the pressure state at the suction port 110a is available. The rotational speed is necessary to maintain a pumping speed capable of completely discharging an amount of gas leaked from the pre-vacuum pump B into the booster pump and an amount of gas passing through the suction port 110a leaks into the auxiliary pump A, pumping off. Accordingly, the auxiliary pump A controls the rotational speed corresponding to the pressure at the suction port 110a so that the power consumption can be minimal under any pressure condition.

10 stellt die Beziehung zwischen dem Druck der Saugseite und dem Druck der Absaugseite (oder Saugseite der Vor-Vakuumpumpe) der Zusatzpumpe A dar. Wie anhand dieser Grafik zu sehen ist, ändert sich der Saugdruck A nicht in einem Bereich, wo der Druck der Abpumpseite von dem Punkt T zu dem Punkt U liegt. Der Druck an dem Punkt U wird als kritischer Gegendruck bezeichnet. 10 represents the relationship between the pressure of the suction side and the pressure of the suction side (or suction side of the pre-vacuum pump) of the auxiliary pump A. As can be seen from this graph, the suction pressure A does not change in a range where the pressure of the pumping side of the point T to the point U lies. The pressure at point U is referred to as critical back pressure.

In dem System dieser Ausführungsform wird der kritische Gegendruck der Zusatzpumpe A durch den Vordruck B aufrechterhalten. Dementsprechend kann die Drehgeschwindigkeit der Vor-Vakuumpumpe B in einem solchen Umfang verringert werden, dass der Druck der Abpumpseite (d. h. die Saugseite der Vor-Vakuumpumpe) der Zusatzpumpe A unterhalb des kritischen Gegendrucks (Punkt U) gehalten werden kann. Demzufolge kann der Energieverbrauch minimal sein, wie dies erforderlich ist.In the system of this embodiment is the critical back pressure of the auxiliary pump A by the form B maintained. Accordingly, the rotational speed the pre-vacuum pump B are reduced to such an extent that the pressure of the pumping side (that is, the suction side of the pre-vacuum pump) the auxiliary pump A below the critical back pressure (point U) can be held. As a result, the power consumption can be minimal be as required.

(Betriebsverfahren 3)(Operating method 3)

Das vorstehende Betriebsverfahren 2 wird in einem Fall eingesetzt, bei dem die Seite der Saugöffnung 110a der Auspumpvorrichtung 300 den Enddruck erreicht hat oder ein bestimmter Grad eines Vakuums wird. Andererseits kann, wenn die Auspumpvorrichtung 300 einen Vakuumbehälter, der mit der Saugöffnung 110a verbunden ist, von Atmosphärendruck ausgehend, auspumpt, oftmals gefordert werden, ihn in kurzer Zeit auszupumpen (z. B. bis ungefähr 1.000 Pa). Um dieses Erfordernis zu erfüllen, wird jeder der Motoren zum Antreiben der Zusatzpumpe A und der Vor-Vakuumpumpe B so gesteuert, um eine Drehgeschwindigkeit so hoch wie möglich innerhalb des Kapazitätsbereichs zu jedem Zeitpunkt zu erhalten. Demzufolge ist es möglich, den Behälter effektiver und schneller abzupumpen als dann, wenn die Drehgeschwindigkeit jeder der Pumpen A, B nicht gesteuert wird.The above operation method 2 is employed in a case where the side of the suction port 110a the pumping device 300 has reached the final pressure or becomes a certain degree of vacuum. On the other hand, if the pumping device 300 a vacuum tank, with the suction opening 110a starting from atmospheric pressure, pumping out, are often required to pump it out in a short time (eg up to about 1000 Pa). To meet this requirement, each of the motors for driving the booster pump A and the pre-vacuum pump B is controlled so as to obtain a rotational speed as high as possible within the capacity range at all times. As a result, it is possible to pump the container more effectively and faster than when the rotational speed of each of the pumps A, B is not controlled.

(Betriebsverfahren 4)(Operating Procedure 4)

Beim Abpumpen des Behälters gegen den Atmosphärendruck kann die Abpumpzeit langsam sein, allerdings wenn es erwünscht ist, dass die Antriebskraft zu jedem Zeitpunkt gehalten wird, wird die Drehgeschwindigkeit jedes Motors für die Pumpen A und B so niedrig wie möglich gemacht, und die Drehgeschwindigkeit kann dann erhöht werden, wenn der Druck der Saugseite jeder Pumpe abfällt.When pumping the container against the atmospheric pressure, the pumping down time can be slow however, if it is desired that the driving force be kept at all times, the rotational speed of each motor for the pumps A and B is made as low as possible, and the rotational speed can be increased when the pressure of the suction side of each pump drops ,

Die Betriebsverfahren 2 bis 4 werden wie folgt zusammengefasst.The Operating procedures 2 to 4 are summarized as follows.

1. Zusatzpumpe1. auxiliary pump

a) If the pressure on the side of the suction opening 110a reaches the final pressure or becomes a certain degree of vacuum (eg, about 10 Pa), becomes the rotational speed of the screw rotors 320m . 320f controlled so that it is a minimum rotational speed at which the pressure on the side of the suction port can be maintained.
b) When pumping a vacuum container, with the suction port 110a connected, from atmospheric pressure.
1) When it is desired to shorten the pump down time, the rotational speed of the screw rotors becomes 320m . 320f so controlled that it is as high as possible at any time within a range of the capacity of the drive motor for the auxiliary pump A.
2) When it is desired to keep the current drive power low, the rotational speed of the screw rotors becomes 320m . 320f controlled so that it is as low as possible, and so that it with the decreasing pressure at the suction port 110a is increased.

2. Vor-Vakuumpumpe2. Pre-vacuum pump

a) If the pressure on the side of the suction opening 110a for the auxiliary pump A has reached the final pressure or a certain degree of vacuum is (for example, about 10 Pa), the rotational speed of the screw rotors 350m . 350f so controlled that it is a minimum rotational speed, such that the pressure of Abpumpseite (or the pressure of the suction side of the pre-vacuum pump) of the auxiliary pump A can be maintained below the critical back pressure of the auxiliary pump.
b) When pumping the vacuum container, which at the suction port of the Auxiliary pump A is connected, against atmospheric pressure.
1) When it is desired to shorten the pump down time, the rotational speed of the screw rotors becomes 350m . 350f is controlled to be as high as possible, at any time, within a range of the capacity of the drive motor for the pre-vacuum pump B i.
2) When it is desired to keep the instantaneous driving force low, the rotational speed of the screw rotors becomes 350m . 350f controlled so that it is as low as possible, and so that it is increased with the decreasing pressure on the suction side (or the pumping side of the auxiliary pump A).

Die Verbrauchs-Antriebskraft der Auspumpvorrichtung kann durch Einsetzen der Betriebsverfahren, wie sie vorstehend zusammengefasst sind, minimiert werden, so dass die Energieeffektivität verbessert werden kann.The Consumption drive force of the pump-out device can by inserting the operating procedures as summarized above are minimized so that the energy efficiency can be improved.

In der vorstehenden Ausführungsform wird die Schrauben-Vakuumpumpe bei sowohl der Zusatzpumpe als auch der Vor-Vakuumpumpe angewandt. Allerdings kann, als die Anwendung oder eine Variation der vorliegenden Lehre, eine Pumpe mit einem hohen Kompressionsverhältnis, wie beispielsweise eine Schraubenpumpe, als die Zusatzpumpe eingesetzt werden, und eine Rollenpumpe (Scroll Pump) kann als die Vor-Vakuumpumpe eingesetzt werden.In the above embodiment The screw vacuum pump will work on both the booster pump as well applied to the pre-vacuum pump. However, than the application can or a variation of the present teachings, a pump with a high compression ratio, such as a screw pump, used as the auxiliary pump and a scroll pump can be considered the pre-vacuum pump be used.

In der vorstehenden Ausführungsform wird der Steigungswinkel der Vor-Schraubenpumpe axial nicht geändert. Allerdings kann der Steigungswinkel stufenweise zu der Seite der Abpumpöffnung hin verringert werden, wie dies in 11 dargestellt ist. Demzufolge kann die Verbrauchs-Antriebskraft weiter verringert werden.In the above embodiment, the pitch angle of the pre-screw pump is not changed axially. However, the pitch angle may be gradually reduced toward the pumping port side as shown in FIG 11 is shown. As a result, the consumption driving force can be further reduced.

Mit einer Auspumpvorrichtung gemäß der vorliegenden Lehre wird, wie vorstehend beschrieben ist, sowohl eine Vor-Vakuumpumpe als auch eine Zusatzpumpe durch eine Schrauben-Vakuumpumpe gebildet, wobei die Nenn-Pump-Geschwindigkeit der Vor-Schrauben-Vakuumpumpe ausreichend kleiner als die Nenn-Pump-Geschwindigkeit der Zusatz-Schrauben-Vakuumpumpe ist, allerdings ausreichend ist, um als die Vor-Vakuumpumpe betrieben werden zu können, und die Anzahl von Schrauben-Windungen für die Zusatz-Schrauben-Vakuumpumpe ist geringer als die Anzahl von Schrauben-Windungen für die Vor-Schrauben-Vakuumpumpe, so dass die Auspumpvorrichtung mit einem einfachen Aufbau, einem geringeren Energieverbrauch und einem Hochvakuum-Enddruck, und geeignet für eine einfache Wartung, geschaffen werden kann.With a pumping device according to the present invention As described above, the teachings become both a pre-vacuum pump as well as an auxiliary pump formed by a screw vacuum pump, wherein the nominal pumping speed of the pre-screw vacuum pump is sufficiently smaller than the nominal pumping speed of the auxiliary screw vacuum pump is however, is sufficient to operate as the pre-vacuum pump, and the number of screw turns for the auxiliary screw vacuum pump is less than the number of screw turns for the pre-screw vacuum pump, so that the pumping device with a simple structure, a lower energy consumption and a high vacuum discharge pressure, and suitable for easy Maintenance, can be created.

Claims

A pump-down device comprising a fore pump (B) and an auxiliary pump (A), each formed by a screw vacuum pump, the nominal pumping speed of the pre-screw vacuum pump (B) being sufficiently lower than the nominal pumping speed. Speed of the auxiliary screw vacuum pump (A) but suitable to operate as the pre-vacuum pump (B) and the number of screw turns the auxiliary screw vacuum pump (A) is smaller than the number of screw turns of the pre-screw vacuum pump (B), characterized in that the screw pitch angle of the auxiliary screw vacuum pump (A) is greater than the screw pitch angle the pre-screw vacuum pump (B).

Dumping device according to claim 1, characterized that the nominal pumping speed the pre-screw vacuum pump (B) 1/5 to 1/100 of the nominal pumping speed the auxiliary screw vacuum pump (A) is.

Pumping device according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the number of screw threads of the auxiliary screw vacuum pump (1) is essentially 1 or a number of turns, wherein at least one gas transfer chamber, neither with a suction port still a discharge opening of the Additional screw vacuum pump (A) is in communication, formed is.

Dumping device according to claim 2, characterized that the number of screw turns of the pre-vacuum pump (B) 3 to 10.

Pump-out device according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the pre-screw vacuum pump (B) is driven only until the pressure at the suction side of the auxiliary screw vacuum pump (A) from the atmospheric Pressure on about 13,300 Pa falls, and the drive of the auxiliary screw vacuum pump (A) starts when the Pressure on the suction side of the auxiliary screw vacuum pump (A) under approximately 13,300 Pa falls.

Dumping device according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that each of the drive motors ( 143 . 173 ) of the auxiliary screw vacuum pump (A) and the pre-screw vacuum pump (B) is rotated at a rotational speed as high as possible so as to shorten the suction time in a range where the pressure on the suction side of the auxiliary screw vacuum pump (A ) is relatively high, the rotational speed of a drive motor ( 143 ) for the auxiliary screw vacuum pump (A) is reduced to a minimum rotational speed to maintain a required degree of vacuum when the pressure at the suction side of the auxiliary screw vacuum pump (A) has reached a discharge pressure or a relatively low pressure , and the rotational speed of a drive motor ( 173 ) for the pre-screw vacuum pump (B) is reduced to as low a speed as possible in a range in which the back pressure of the booster pump (A) can be kept below its critical back pressure so as to reduce a necessary driving force.